DE60130052T2 - Electrode construction for dielectrophoretic arrangement and dielectrophoretic separation - Google Patents

Electrode construction for dielectrophoretic arrangement and dielectrophoretic separation

Info

Publication number
DE60130052T2
DE60130052T2 DE2001630052 DE60130052T DE60130052T2 DE 60130052 T2 DE60130052 T2 DE 60130052T2 DE 2001630052 DE2001630052 DE 2001630052 DE 60130052 T DE60130052 T DE 60130052T DE 60130052 T2 DE60130052 T2 DE 60130052T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
substances
substance
measured
dielectrophoretic force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE2001630052
Other languages
German (de)
Other versions
DE60130052D1 (en
Inventor
Tomohisa 6-1 Takada-cho Amagasaki-shi Kawabata
Masao Washizu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Wako Pure Chemical Corp
Original Assignee
Fujifilm Wako Pure Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2000112337A priority Critical patent/JP4587112B2/en
Priority to JP2000112337 priority
Priority to JP2000374210A priority patent/JP4671084B2/en
Priority to JP2000374210 priority
Application filed by Fujifilm Wako Pure Chemical Corp filed Critical Fujifilm Wako Pure Chemical Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE60130052D1 publication Critical patent/DE60130052D1/en
Publication of DE60130052T2 publication Critical patent/DE60130052T2/en
Application status is Active legal-status Critical
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C5/00Separating dispersed particles from liquids by electrostatic effect
    • B03C5/02Separators
    • B03C5/022Non-uniform field separators
    • B03C5/026Non-uniform field separators using open-gradient differential dielectric separation, i.e. using electrodes of special shapes for non-uniform field creation, e.g. Fluid Integrated Circuit [FIC]

Description

  • Hintergrund der Erfindung Background of the Invention
  • Diese Erfindung betrifft eine Elektrode für eine dielektrophoretische Vorrichtung, in welcher ein Hintergrund reduziert werden kann, um ein S/N (Signal/Rauschen)-Verhältnis beim Detektieren einer zu messenden Substanz (zu messende Moleküle) durch eine Fluoreszenzstärke oder dergleichen zu verbessern, ein Verfahren zur Herstellung derselben, eine Elektrodenanordnung, ausgerüstet mit der Elektrode und ein Verfahren zum Trennen von Substanzen unter Verwendung der Elektrode. This invention relates to an electrode for a dielectrophoretic apparatus in which a background can be reduced to improve an S / N (signal / noise) ratio in detecting a substance to be measured (molecules to be measured) by a fluorescence intensity or the like, a process for producing the same, an electrode assembly equipped with the electrode and a method for separating substances by using the electrode.
  • Verarbeitungstechnologien von Materialien im Bereich von Nanometern bis Mikrometern mittels Feinstzerspanungstechnologien, wie beispielsweise Fotolithografie, wurden kürzlich durch die Entwicklung von Halbleiter-Technologien eingeführt, wobei sich dieser Fortschritt gegenwärtig fortsetzt. Processing technology of materials ranging from nanometers to micrometers using Feinstzerspanungstechnologien such as photolithography have been recently introduced by the development of semiconductor technology, with this progress continues at present.
  • Auf den Gebieten der Chemie und der Biochemie wächst eine neue Technologie, welche „Micrototalanalysesystem" (μ-TAS), Labor auf einem Chip, genannt wird, bei welcher solche Feinstzerspanungstechnologien eingesetzt werden, um ganze Serien von chemischen/biochemischen analytischen Schritten der Extraktion von Komponenten, welche von biologischen Proben analysiert werden sollen (Extraktionsschritt), der Analyse von Komponenten mit chemischen/biochemischen Reaktion(en) (Analyseschritt) und der nachfolgenden Trennung (Trennungsschritt) und Detektion (Detektionsschritt) unter Verwendung einer äußerst kleinen Analysevorrichtung, welche auf einem Chip integriert ist, bei dem jede Seite nur wenige Zentimeter bis wenige 10 Zentimeter in der Länge beträgt, auszuführen, In the fields of chemistry and biochemistry is growing that (μ-TAS), laboratory on a chip, called "Micro Total Analysis System", are used in which such Feinstzerspanungstechnologien to a whole series of chemical / biochemical analytical steps of extraction of a new technology, components which are to be analyzed from biological samples (extraction step), analysis of components with chemical / biochemical reaction (s) (analysis step), and subsequent separation (separation step) and detection (detection step) using a highly small analytical device which on a chip is integrated, in which each side is only a few centimeters to a few centimeters in length 10 to execute,
  • Von den Verfahren der μ-TAS wird erwartet, dass sie einen großen Beitrag zur Einsparung der Analysezeit, zur Reduzierung der Menge an Proben, welche verwendet werden, und an Reagenzien für chemische/biochemische Reaktionen, und zur Reduzierung der Größe der analytischen Instrumente und des Platzes für die Analyse im Verlauf aller chemischen/biochemischen Analyseschritten leisten. From Proceedings of the μ-TAS is expected to greatly contribute to savings in analysis time, to reduce the amount of samples that are used and reagents for chemical / biochemical reactions and to reduce the size of analytical instruments and provide space for analysis in the course of all chemical / biochemical analysis steps.
  • Insbesondere für den Trennungsschritt bei μ-TAS wurden kapillarelektrophoretische Verfahren entwickelt, bei denen eine Kapillare (Feinröhrchen) mit einem Innendurchmesser von weniger als einem Millimeter, welche aus Teflon, Siliziumdioxid oder ähnlichem als Material gemacht ist, als Trennungssäule verwendet wird, um eine Trennung mit Ladungsunterschieden der Substanzen unter einem hochelektrischen Feld zu erreichen, und Kapillarsäulen-Chromatografieverfahren, bei denen eine ähnliche Kapillare verwendet wird, um eine Trennung unter Ausnutzung des Unterschiedes der Interaktion zwischen dem Carrier im Säulenmedium und den Substanzen zu erreichen. In particular for the separation step in μ-TAS capillary electrophoretic methods have been developed, in which a capillary (fine tube) is used with an internal diameter of less than one millimeter, which is made of Teflon, silica, or the like as a material as a separation column to a separation with to achieve charge differences of substances under a high electric field, and in which a similar capillary is used to achieve a separation by utilizing the difference of the interaction between carrier in the column medium and substances capillary column chromatographic methods.
  • Allerdings benötigen kapillarelektrophoretische Verfahren eine hohe Spannung zur Trennung und bergen das Problem einer niedrigen Sensitivität der Detektion wegen eines limitierten Kapillarvolumens in der Detektionszone, wobei dies solch ein Problem darstellt, dass sie nicht zur Trennung von Substanzen mit hohem Molekulargewicht geeignet sind, jedoch für die Trennung von Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht geeignet sind, da die Länge der Kapillare zur Trennung limitiert ist auf die Kapillarsäule auf einem Chip, wodurch eine Kapillare nicht in einer Länge herstellbar ist, welche für die Trennung von Substanzen mit hohem Molekulargewicht ausreicht. However, capillary electrophoretic methods need a high voltage for separation and involve the problem of a low sensitivity of detection due to a limited capillary volume in the detection zone, and this such a problem that they are not suitable for the separation of substances with a high molecular weight, but for the separation are suitable for substances with low molecular weight, since the length of capillary for separation is limited on the capillary column on a chip, thereby forming a capillary can not be made in a length which is sufficient for the separation of substances with a high molecular weight. Ferner besteht bei Kapillarsäulen-Chromatografiemethoden eine Grenze im Steigern des Durchsatzes der Trennungsverarbeitung und es existiert ferner ein Problem, dass das Reduzieren der Verarbeitungszeit schwierig ist. in capillary Chromatografiemethoden Further, there is a limit in increasing the throughput of separation processing, and further there is a problem that reducing the processing time is difficult.
  • Daher wurde kürzlich einem Verfahren zur Lösung der Probleme, wie oben beschrieben, Aufmerksamkeit geschenkt, welches das Ausnutzen solch eines Phänomens, genannt dielektrophoretische Kraft, umfasst, dass eine positive und negative Polarisation in Substanzen auftritt, welche unter einem ungleichförmigen elektrischen Feld platziert werden, wodurch eine Antriebskraft zur Bewegung der Substanzen zur Verfügung gestellt wird [HA Pohl, „Dielectrophoresis", Cambridge Univ. Press (1978); TB Jones, „Electromechanics of Particles", Cambridge Univ. Therefore, attention has recently been a method to solve the problems as described above, given that called the exploitation of such a phenomenon, dielectrophoretic force comprises that a positive and negative polarization occurs in substances which are placed under a nonuniform electric field, whereby there is provided a driving force for moving the substances available [HA Pohl, "Dielectrophoresis", Cambridge University Press (1978);. TB Jones, "Electromechanics of Particles", Cambridge Univ. Press (1995) und dergl.]. Press (1995) and the like.].
  • Von diesen Trennungsmethoden wird derzeit angenommen, dass sie geeignete Trennungsverfahren in μ-TAS wegen den folgenden Punkten sind: Of these separation methods is currently believed to be suitable separation method in μ-TAS for the following points:
    • (1) Eine schnelle Trennung kann bei einer niederen Spannung ohne das Erfordernis einer hohen Spannung wie bei der Kapillarelektrophorese erwartet werden, da ein elektrisches Feld und dessen Gradient bis zu einem extremen Ausmaß erhöht werden kann, wenn mikrobearbeitete (engl: „micromachined") Elektroden eingesetzt werden, weil das Ausmaß an dielektrophoretischen Kräften von der Größe und den dielektrischen Eigenschaften der Substanzen (Partikeln) abhängt und proportional zum elektrischen Feldgradienten (engl. „electric field gradient") ist; (1) a rapid separation can be at a low voltage can be expected without requiring a high voltage as in capillary electrophoresis, since an electric field and its gradient can be up to an extreme extent increased if micromachined (german: "micro machined") electrodes (engl. "electric field gradient") are used, because the amount depends on dielectrophoretic forces on the size and dielectric properties of substances (particles) and is proportional to the electric field gradient is;
    • (2) ein Anstieg der Temperatur aufgrund des Anlegens des elektrischen Feldes kann minimiert werden, da eine Zone eines starken elektrischen Feldes an einem signifikant kleinen Bereich lokalisiert ist und ein starkes elektrisches Feld gebildet werden kann; (2) a rise in temperature due to the application of the electric field can be minimized, because a region of a strong electric field is localized at a significantly small area and a high electric field can be formed;
    • (3) da die dielektrophoretische Kraft eine Kraft ist, welche proportinonal zum elektrischen Feldgradienten ist, wird die Kraft als unabhängig von der Polarität der angelegten Spannung verstanden und funktioniert daher unter einem Wechselstromfeld ähnlich einem Gleichstromfeld, wodurch eine Elektrodenreaktion (elektrolytische Reaktion) in einer wässrigen Lösung unterdrückt werden kann, wenn ein hochfrequenter Wechselstrom angewandt wird, so dass die Elektroden selbst in dem Kanal integriert werden können (Sample-Flußweg, engl.: „sample flow path"); (3) the dielectrophoretic force as a force which is proportinonal to the electric field gradient, the force is understood as independent on the polarity of the applied voltage, and thus works under an AC electric field similar to a DC field, whereby an electrode reaction (electrolytic reaction) in an aqueous solution can be suppressed when a high frequency alternating current is applied so that the electrode can be integrated itself in the channel (sample flow path, engl .: "sample flow path");
    • (4) eine Verbesserung in einer Detektionssensivität kann erwartet werden, da keine Einschränkung hinsichtlich des Kammervolumens der Detektionskomponente im Unterschied zur Kapillarelektrophorese und dergleichen besteht. (4) an improvement in the detection sensitivity can be expected because there is no limitation to the chamber volume of the detection component, in contrast to capillary electrophoresis and the like. Die Dielektrophorese, welche hierin genannt wird, ist ein Phänomen, bei dem neutrale Partikel innerhalb eines ungleichförmigen elektrischen Feldes wandern und die Kraft, welche auf die Moleküle ausgeübt wird, wird dielektrophoretische Kraft genannt. The dielectrophoresis, which is called herein is a phenomenon in which neutral particles migrate within a non-uniform electric field, and the force which is exerted on the molecules is called dielectrophoretic force. Die dielektrophoretische Kraft wird in zwei Kräfte unterteilt, dh in eine positive dielektrophoretische Kraft, bei der Substanzen gegen ein starkes elektrisches Feld wandern, und eine negative dielektrophoretische Kraft, in welcher die Substanzen gegen ein schwaches elektrisches Feld wandern. The dielectrophoretic force is divided into two forces, ie in a positive dielectrophoretic force, move in the compounds against a strong electric field, and a negative dielectrophoretic force, in which the substances to a weak electric field migrate.
  • (Allgemeine Gleichung der dielektrophoretischen Kräfte) (General equation of dielectrophoretic forces)
  • Das äquivalente Dipolmomentverfahren ist ein Verfahren zur Analyse von dielektrophoretischen Kräften durch ein Ersetzen von induzierten Ladungen durch einen äquivalenten elektrischen Dipol. The equivalent Dipolmomentverfahren is a method of analyzing dielectrophoretic forces by substituting induced charges by an equivalent electric dipole. Gemäß diesem Verfahren wird die dielektrophoretische Kraft F d , ausgeübt auf einen sphärischen Partikel mit einem Radius a, welcher in einem elektrischen Feld E platziert wird, wiedergegeben durch: According to this method, the dielectrophoretic force F d, is applied to a spherical particle of radius a which is placed in an electric field E, given by: F d = 2πa 3 ε m Re[K·(w)] ∇ (E 2 ) (1) F d = 2πa 3 ε m Re [K * (f)] ∇ (E 2) (1) wobei K** (ω) unter Verwendung einer Kreisfrequenz der angelegten Spannung ω und der imaginären Einheit j folgendes bedeutet: wherein K ** (ω) ω using an angular frequency of the applied voltage and is the imaginary unit j as follows: K*(w) = ε p * – ε m */ε p * + 2ε m * (2) K * (w) = ε * p - ε * m / ε p * + 2ε m * (2) ε p * = ε p – jσ p /ω, ε m * = jσ m /w (3) ε * p = ε p - jσ p / ω, ε m * = m jσ / w (3) wobei ε p , ε m , σ p , und σ m die dielektrische Leitfähigkeit und die Leitfähigkeit des Partikels und der Lösung bedeuten und die zusammengesetzten Mengen durch * bezeichnet werden. wherein ε p, ε m, σ p, and σ m is the dielectric permittivity and conductivity of the particle and the solution, and the composite quantities are designated by *.
  • Die Gleichung (1) zeigt, dass die Kraft im Falle von Re[K·(ω)] > 0. in einer solchen Art und Weise wirkt, dass der Partikel gegen eine Seite eines starken elektrischen Feldes (positiv dielektrophoretische, positive DEP) gezogen wird, und dass in dem Fall von Re[K·(ω)] < 0, die Kraft in einer solchen Art und Weise wirkt, dass der Partikel gegen eine Seite eines schwachen elektrischen Feldes gedrückt wird (negativ dielektrophoretisch, negative DEP). The equation (1) shows that the force in the case of Re [K * (ω)] acts> 0. in such a way that the particles against one side of a strong electric field drawn (positive dielectrophoretic, positive DEP) is and [· C (ω)] that in the case of Re <0, the force acts in such a way that the particle is pressed against one side of a weak electric field (negative dielectrophoretic, negative DEP).
  • Wie aus den oben beschriebenen Gleichungen ersichtlich ist, wird durch die Interaktion von drei Parametern entschieden, ob eine positive Elektrophorese in einer bestimmten Substanz oder eine negative Elektrophorese darin auftritt, nämlich As is apparent from the above equations, it is decided by the interaction of three parameters, whether a positive electrophoresis in a certain substance or a negative electrophoresis occurs therein, namely
    • 1. die Frequenz eines angelegten elektrischen Feldes, 1. the frequency of an applied electric field,
    • 2. die Leitfähigkeit und die dielektrische Leitfähigkeit (dielektrische Konstante) des Mediums und 2. the conductivity and the permittivity (dielectric constant) of the medium and
    • 3. die Leitfähigkeit und die dielektrische Leitfähigkeit (dielektrische Konstante) der Substanz. 3. the conductivity and the permittivity (dielectric constant) of the material.
  • Wenn diese Parameter geändert werden, zeigt sogar die selbe Substanz eine positive Dielektrophorese oder eine negative Dielektrophorese. If these parameters are changed, even shows the same substance a positive dielectrophoresis or a negative dielectrophoresis. Die negative Dielektrophorese ist ein Phänomen, bei dem die Substanz gegen ein schwaches eleketrisches Feld wandert, welches schwach in der Dichte der elektrischen Feldlinie ist, während die positive Dielektrophorese gegen ein starkes, elektrisches Feld wandert, welches hoch in der Dichte der elektrischen Feldlinie ist. The negative dielectrophoresis is a phenomenon in which the substance migrates against a weak eleketrisches field which is weak in the density of the electric field line, while the positive dielectrophoresis moves against a strong electric field which is high in the density of the electric flux line. 1 1 ist eine Ansicht zur Erklärung der negativen Dielektrophorese. is a view for explaining the negative dielectrophoresis. Die negative dielektrophoretische Kraft ist eine Kraft zum Tragen von Substanzen zu solch einem Feld, um erniedrigt zu werden, wo die Dichte der elektrischen Feldlinie durch die Substanz aufgenommen wird. The negative dielectrophoretic force is a force for supporting substances to such a field to be lowered, where the density of electric flux line is absorbed by the substance.
  • Manchmal werden die Substanzen durch Konzentration derselben in einer Zone, wo ein elektrisches Feld an einer Elektrode unter Verwendung der negativen Dielektrophorese, wie beschrieben, schwach ist und anschließendes Messen derselben durch Fluoreszenzstärke oder dergleichen gemessen. Sometimes the substances by concentrating them in a zone where an electric field is weak at an electrode using the negative dielectrophoresis, as described, and then measuring the same thickness measured by fluorescence or the like. Die Detektion der Fluoreszenzstärke wird durch Strahlung eines Anregungslichtes auf die zu messende Substanz durchgeführt, um fluoreszierendes Licht von der oberen Oberfläche der Elektrode zu beobachten. The detection of the fluorescence intensity is carried out by radiation of an excitation light to the substance to be measured, to observe fluorescent light from the upper surface of the electrode.
  • Wenn eine konventionelle Elektrode verwendet wird, tritt das Problem auf, dass das Anregungslicht sogar an der Elektrode, welche unter der zu messenden Substanz zugegen ist, reflektiert wird und dadurch reflektiertes Licht als großes Rauschen detektiert wird. When a conventional electrode is used, the problem occurs that the excitation light is reflected even on the electrode, which is present under the substance to be measured and thus reflected light is detected as large noise. Dies führt zu einem Problem des Reduzierens der Messsensitivität. This leads to a problem of reducing the measurement sensitivity. Daneben können die auf der Elektrode konzentrierten (gesammelten) Substanzen nicht durch Absorbtion detektiert werden, wenn eine konventionelle Elektrode verwendet wird, da Licht nicht durch die Elektrode dringt. In addition, the concentrated on the electrode (collected) can not be detected by absorbing substances, when a conventional electrode is used, because light does not penetrate through the electrode. Darüber hinaus wird die Dielektrophorese als ein Trennungsverfahren betrachtet, welches geeignet für μ-TAS ist. In addition, the dielectrophoresis is regarded as a separation method which is suitable for μ-TAS. Jedoch ist es in Erwägung eines Falles der Anwendung der Dielektrophorese auf μ-TAS extrem wichtig, die Sammelfähigkeit zu verbessern. However, it is extremely important to consider a case of the application of dielectrophoresis to μ-TAS to improve the collecting ability. Im Hinblick darauf sollte die konventielle dielektrophoretische Vorrichtung noch nicht zufriedenstellend sein. In this regard, the konventielle dielectrophoretic device should not be satisfactory.
  • Das heißt, dass eine Trennung in dem Elektrodenabschnitt ermöglicht wird und die Substanzen effizient gehalten werden, wobei eine Trennung mit einem hohen S/N (Signal/Rauschen)-Verhältnis realisiert wird, wenn die Sammeleigenschaft der Substanzen verbessert wird. That is, a separation in the electrode portion is made possible, and the substances are held efficiently, whereby a separation with a high S / N (signal / noise) ratio is realized if the aggregate characteristic of the substances is improved. Ferner kann zum Beispiel insbesondere bei der Feld-Fluss-Fraktionierung (engl. „Field-Flow fractionation") zum Ausführen der Trennung durch die Interaktion der dielektrophoretischen Kraft und dem Flüssigkeitswiderstand, welche auf die Substanzen ausgeübt werden, eine Trennung in einem kurzen Elektrodenabschnitt sogar bei der selben Fließgeschwindigkeit erreicht werden. Further, ( "Field-Flow Fractionation" eng.) A separation into a short electrode portion may, for example, particularly in the field flow fractionation to perform the separation by the interaction between the dielectrophoretic force and the fluid resistance exerted on the substances even be achieved at the same flow rate.
  • Aus dem Dokument From document WO 98/28405 WO 98/28405 ist eine Elektrodenanordnung für Feldkäfige, insbesondere in Mikrosystemen, bekannt, umfassend mehrere Elektroden, bei denen jede Endzone über eine Versorgungsleitungszone einem elektrischen Potential unterworfen werden kann. is an electrode arrangement for field cages, in particular in microsystems, known comprising a plurality of electrodes, in which each end zone can be subjected via a supply line to an electrical potential zone. Die Endzone ist geschaffen, um einen entsprechenden Feldkäfig und inhomogene Abschirmfelder außerhalb des Feldkäfigs zu bilden. The end zone is created to form a corresponding field cage and inhomogeneous shielding fields outside the field cage.
  • Aus der Veröffentlichung „The dielectrophoretic levitation of latest beads, with reference to field-flow fractionation", J. Phys. D: Appl. Phys. 30 (1997) 2470-2477 sind ineinander greifende Mikroelektroden bekannt, welche benutzt worden sind, um die passive dielektrophoretische Levitation von Latexkugeln als Funktion der Frequenz und Spannung des angelegten elektrischen Signals, die elektrische Leitfähigkeit des Suspensionsmediums, die Kugelgröße und die charakteristischen Ausmaße der Elektrode zu untersuchen. The publication "The dielectrophoretic levitation of latest beads, with reference to field-flow fractionation", J. Phys. D:.. Appl Phys 30 (1997) 2470-2477 microelectrodes are interlocking known which have been used to passive dielectrophoretic levitation of latex spheres to examine as a function of frequency and voltage of the applied electrical signal, the electrical conductivity of the suspending medium, the ball size and characteristic dimensions of the electrode.
  • Zusammenfassung der Erfindung Summary of the Invention
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektrode für eine dielektrophoretische Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche einen Hintergrund reduziert, in welchem ein Anregungslicht auf einer Elektrode, welche unter einer Substanz (einem Molekül) anwesend ist, reflektiert wird und detektiert wird, um ein S/N-Verhältnis zu verbessern. It is an object of the present invention to provide an electrode for a dielectrophoretic apparatus, which reduces a background, in which an excitation light to an electrode, which is under a substance (a molecule) present, is reflected and detected to to improve an S / N ratio.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektrode für eine dielektrophoretische Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche sogar durch Absorbtion (engl. „absorbance") detektiert werden kann. It is a further object of the present invention to provide an electrode for a dielectrophoretic apparatus, which even by absorption (engl. "Absorbance") can be detected.
  • Die Elektrode gemäß der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. The electrode according to the invention is defined by the features of claim 1.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Trennung von Substanzen und ein Detektionsverfahren unter Verwendung der oben genannten Elektrode zur Verfügung zu stellen. It is a further object of the present invention to provide a process for the separation of substances and a detection method using the above-mentioned electrode.
  • Zur Lösung der oben genannten Aufgaben haben sich die Erfinder ernsthaft Gedanken gemacht, und als Ergebnis davon haben die Erfinder herausgefunden, dass eine Elektrode in einer Zone, in der zu messende Substanzen konzentriert (gesammelt) werden, abgebaut wird, um dadurch eine Reduktion im Background zu erreichen, welcher durch eine Reflektion eines Anregungslichts von der Elektrode hervorgerufen wird. To achieve the above objects, the inventors have made serious thought, and as a result, the inventors have found that an electrode concentrated in a zone in which substances to be measured (collected) are is degraded, thereby a reduction in the Background to achieve, which is caused by a reflection of an excitation light from the electrode.
  • In der Vergangenheit erschienen viele Patente und Artikel im Zusammenhang mit Vorrichtungen und Verfahren in einer dielektrophoretischen Chromatographievorrichtung (Feldflussfraktionierung, engl.: „Field-Flow fractionation"), jedoch eine dielektrophoretische Vorrichtung und ein Verfahren, welche einen Background durch Entfernen einer Elektrode, enthaltend einen Bereich, an dem zu messende Substanzen konzentriert werden, um ein S/N-Verhältnis zu verbessern, reduzieren, sind überhaupt nicht bekannt, und eine solche Idee ist überhaupt nicht bekannt. In the past, many patents and articles published in connection with devices and methods in a dielectrophoretic chromatography apparatus (Field-Flow Fractionation, engl .: "Field-Flow Fractionation"), but a dielectrophoretic apparatus and a method which a background by removing an electrode containing a area, are concentrated on the substances to be measured in order to improve an S / N ratio, reduce, are not known, and such an idea is not known.
  • Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass durch Bildung eines freien Raumes in einer Elektrode Substanzen, welche durch eine negative dielektrophoretische Kraft beeinflusst werden, welche durch Anlegen einer Spannung an die Elektrode generiert wird, in dem freien Raum der Elektrode oder oberhalb oder unterhalb des Raumes konzentriert werden. The present invention is characterized in that by forming a free space in an electrode substances which are affected by a negative dielectrophoretic force, which is generated by applying a voltage to the electrode, in the free space of the electrode, or above or below the room be concentrated.
  • Der freie Raum wird von einem Hohlraum gebildet oder aus einem Material, welches im Wesentlichen Anregungslicht nicht reflektiert oder Licht in einem solchen Ausmaß durchdringt, um im Stande zu sein, die Absorbtion zu messen. The free space is formed by a cavity or made of a material substantially excitation light which is not reflected from or permeates light to such an extent as to be able to measure the absorbance. Jedoch ist der freie Raum vorzugsweise ein Hohlraum. However, the free space is preferably a cavity.
  • Der Raum, an welchem die Substanzen, welche durch die negative dielektrophoretische Kraft beeinflusst werden, konzentriert werden, ist ein Raum in welchem die Dichte der elektrischen Feldlinie für die Substanzen niedrig ist. The space will be at which the substances which are influenced by the negative dielectrophoretic force, concentrated, is a space in which the density of electric field lines for the substances is low.
  • Ferner, bis all die Substanzen, welche durch die negative dielektrophoretische Kraft beeinflusst werden, vorzugsweise in dem freien Raum konzentriert werden, können die konzentrierten Substanzen in dem freien Raum ein Teil von all den Substanzen sein. Further, until all the substances which are influenced by the negative dielectrophoretic force, preferably concentrated in the free space, the concentrated substance in the free space can be a part of all the substances.
  • Die Elektrodenanordnung der vorliegenden Erfindung ist charakterisiert durch ein Umfassen einer Elektrode und einen Deckel, welcher oberhalb davon vorgesehen ist, um eine Lücke zwischen dem Deckel und der genannten Elektrodenoberfläche zu bilden, wobei die Elektrode, welche als Elektrode der vorliegenden Erfindung gebildet ist, mit dem freien Raum ausgestattet ist. The electrode assembly of the present invention is characterized by comprising an electrode and a lid which is above provided therefrom to form a gap between the lid and said electrode surface, the electrode, which is formed as an electrode of the present invention, with the free space is provided.
  • Die Elektrodenanordnung der vorliegenden Erfindung enthält eine Elektrode der vorliegenden Erfindung, ein Substrat (eine Elektrodenbasisplatte) und einen Deckel. The electrode assembly of the present invention includes an electrode of the present invention, a substrate (an electrode base plate), and a lid. In der dielektrophoretischen Vorrichtung sind eine Vorrichtung zum Anlegen einer Spannung an die Elektrode und eine Detektionssektion der Elektrode oder Elektrodenanordnung beigefügt. In the dielectrophoretic means comprises means for applying a voltage to the electrode, and a detecting section of the electrode or electrode array are attached.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der genannte freie Raum durch physikalische oder chemische Mittel gebildet ist. A method for producing an electrode according to the present invention is characterized in that said free space is formed by physical or chemical means.
  • Das Separationsverfahren und das Detektionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung der Elektrode der vorliegenden Erfindung, ausgestattet mit dem freien Raum, eine Flüssigkeit, enthaltend Substanzen, welche durch die negative dielektrophoretische Kraft, generiert durch das Anlegen einer Spannung an die Elektrode, in der Elektrode oder dem freien Raum oder in der Nähe davon positioniert wird, oder dazu gebracht wird, um darüber oder darunter zu fließen, wodurch die Substanzen, welche durch eine negative dielektrophoretische Kraft beeinflusst werden, im freien Raum oder oberhalb oder unterhalb des Raumes konzentriert (gesammelt) werden. The separation method and the detection method of the present invention are characterized in that using the electrode of the present invention provided with the free space, a liquid containing substances which by the negative dielectrophoretic force generated by application of a voltage to the electrode is positioned in the electrode or the free space or in the vicinity thereof, or is caused to flow above or below, whereby the substances which are affected by a negative dielectrophoretic force in the vacant space or above or below the room be (collected) concentrated.
  • Das Separationsverfahren der vorliegenden Erfindung kann für Flüssigkeiten verwendet werden, in welchen zwei oder mehrere Arten von Substanzen gelöst oder suspendiert sind, wobei jedoch die Substanzen, welche durch die negative dielektrophoretische Kraft beeinflusst werden, welche in dem freien Raum oder in einer vertikalen Richtung davon konzentriert sind, granulöse Substanzen sind. The separation method of the present invention may be used for liquids, in which two or more kinds of dissolved substances or suspended, but the substances which are influenced by the negative dielectrophoretic force, which is concentrated in the free space or in a vertical direction thereof are granular substances. Denn in den granulösen Substanzen tendiert ein Bereich, in welchem die Dichte der elektrischen Flusslinie niedrig ist und die granularen Substanzen konzentriert werden, der freie Raum oder in einer vertikalen Richtung davon zu sein. Because in the granular substances thereof tends to be an area in which the density of the electric flux line is low and the granular substances are concentrated to the free space or in a vertical direction.
  • Der freie Raum der vorliegenden Erfindung sollte auf eine solche Art und Weise gebildet werden, dass ein Bereich, in wel chem die Dichte einer elektrischen Feldlinie niedrig ist und die granulösen Substanzen konzentriert werden, in dem freien Raum oder in einer vertikalen Richtung davon durch Wechseln der Größe der Substanzen, welche durch die negative dielektrophoretische Kraft beeinflusst werden, und der Breite und Tiefe einer verwendeten Elektrode (die Höhe der Elektrodenoberfläche zu dem Deckelteil und/oder der Höhe von dem Gefäßboden der Elektrodenoberfläche) gebildet und häufig angewandt werden kann. The free space of the present invention should be formed in such a manner that an area in wel chem the density of an electric flux line is low and the granular substances are concentrated in the free space or in a vertical direction thereof by changing the size of the substances which are influenced by the negative dielectrophoretic force, and the width and depth of an electrode used (the amount of electrode surface area to the lid part and / or the height of the vessel bottom of the electrode surface) may be formed and frequently applied.
  • Wo jedoch insbesondere die zu messenden Substanzen gelöst sind, zum Beispiel in Flüssigkeiten wie Wasser, werden die Substanzen, welche durch die negative dielektrophoretische Kraft beeinflusst werden, an die zu messenden Substanzen in einer Probe durch „Substanzen, welche an die zu messenden Substanzen binden", gebunden, um einen Komplex zu bilden und eine Reaktionssubstanz, welche den Komplex enthält, wird der Dielektrophorese unterworfen. Where, however, in particular the substances to be measured are dissolved, for example in liquids such as water, the substances which are influenced by the negative dielectrophoretic force to the substances to be measured in a sample by "substances that bind to the substances to be measured" , bound, to form a complex and a reaction substance containing the complex, which is subjected to dielectrophoresis.
  • Es wird betont, dass die zu messenden Substanzen, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, Substanzen (Moleküle) bedeuten, welche in einem Bereich, in welchem die Dichte der elektrischen Feldlinie niedrig ist, konzentriert werden, und brauchen nichtzwangsläufig ein zu messender Gegenstand sein. It is emphasized that the substances to be measured, which are used in the present invention mean substances (molecules) which are concentrated in a region in which the density of the electric flux line is low, and need nichtzwangsläufig be an object to be measured ,
  • Es wird eine Vorrichtung zur Verbesserung der Sammelfähigkeit von Substanzen beschrieben, in welcher eine Flüssigkeit, enthaltend zu trennende Substanzen, anwesend ist innerhalb eines ungleichmäßigen elektrischen Feldes, welches durch eine dielektrophoretische Elektrode gebildet ist, um die Substanzen durch die dielektrophoretische Kraft, welche auf das Substrat wirkt, zu trennen. It is an apparatus for improving the collecting ability of substances described in which a liquid containing substances to be separated is present within a non-uniform electric field which is formed by a dielectrophoretic electrode to the substances through the dielectrophoretic force on the substrate acts to separate.
  • Zur Lösung der oben genannten Aufgaben haben die vorliegenden Erfinder ernsthafte Studien durchgeführt und als ein Ergebnis von diesen Studien haben die Erfinder herausgefunden, dass eine Basisplatte (Substrat) von Elektroden freigelegt ist, um einen Teil zu bilden, welcher niedriger als das Elektrodenlevel ist, wodurch die ungleichförmige elektrische Feldregion erhöht wird und der Widerstand der Flüssigkeit reduziert wird, um die Sammelfähigkeit zu erhöhen. To achieve the above objects, the present inventors have conducted earnest studies and as a result of these studies, the inventors have found that a base plate (substrate) is exposed from the electrode to form a part which is lower than the electrode level, whereby the non-uniform electric field region is increased and the resistance of the liquid is reduced in order to increase collecting ability.
  • In der Vergangenheit tauchten viele Patente und Artikel im Zusammenhang mit Trennungsvorrichtungen und -verfahren auf, welche Verwendung einer dielektrophoretischen Kraft machten, insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren in der Feldflussfraktionierung (engl. „Field-Flow fractionation"), jedoch sind eine Vorrichtung und ein Verfahren, welche die Sammelfähigkeit durch Bildung „eines Platzes eines niedrigeren Levels als ein Elektrodenlevel" verbessert, überhaupt nicht bekannt, und eine derartige Idee ist überhaupt nicht bekannt. In the past, many patents and articles appeared in connection with separation devices and methods for, making which using a dielectrophoretic force, and in particular to an apparatus and method in the field-flow fractionation (engl. "Field-Flow Fractionation"), but a device and a a method which improves the collection capability by formation "of a location of a lower level as an electrode level", not known at all, and such an idea is not known at all.
  • Es wird eine dielektrophoretische Vorrichtung beschrieben, welche eine Elektrode aufweist, welche an einem Substrat vorgesehen ist, wobei Mittel zum Erreichen einer Erhöhung einer ungleichförmigen elektrischen Feldregion unter den Elektroden gebildet werden. We will describe an dielectrophoretic apparatus comprising an electrode which is provided on a substrate, said means for achieving an increase in a nonuniform electric field region under the electrodes are formed.
  • Die Mittel zum Verwirklichen eines Anstiegs einer ungleichförmigen elektrischen Feldregion ist dadurch gekennzeichnet, dass ein niedrigeres Level als das Elektrodenlevel unter den Elektroden gebildet wird. The means to realize a rise of a non-uniform electric field region is characterized in that a lower level is formed as the electrode level at the electrodes. Der Ort niedrigeren Levels als das „E lektrodenlevel" wird gebildet, wobei elektrische Felder nicht nur oberhalb zwischen den Elektroden gebildet werden, sondern darunter, wodurch eine ungleichförmige elektrische Feldregion erhöht wird und ferner, wo zum Beispiel eine Feldflussfraktionierung verwendet wird, weil die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit in diesen Plätzen sinkt, wird der Widerstand der Flüssigkeit reduziert, um die Sammeleigenschaften der Substanzen zu verbessern. The location of lower level than the "E lektrodenlevel" is formed, electric fields where, for example, a field flow fractionation is used to be formed not only above between the electrodes, but including, whereby a non-uniform electric field region is increased, and further, because the flow rate of the fluid in these spaces is reduced, the resistance of the liquid is reduced to improve the collecting properties of the substances.
  • Zur Bildung „von Orten mit einem niedrigeren Level als das Elektrodenlevel" kann eine Basisplatte (Substrat) zwischen den Elektroden durch physikalische und/oder chemische Mittel freigelegt werden, um den Platz eines niedrigeren Levels als das Elektrodenlevel unter den Elektroden zu bilden. Die physikalischen Mittel, welche hierin angesprochen sind, sind zum Beispiel ein Verfahren zum Freilegen unter Verwendung eines geeigneten Messers oder dergleichen, zum Beispiel von LIGA (Lithographile Galvanoformung Abformung)-Verfahren unter Verwendung eines Synchrotron-Strahlungslichtes. Ferner ist das chemische Mittel Ätzen zum Freilegen einer Basisplatte unter Verwendung einer Ätzflüssigkeit für eine Basisplatte. Ferner kann zum Beispiel eine Basisplatte freigelegt werden durch Ätzen unter Verwendung eines Plasmas eines Reaktionsgases [reaktives Eisenätzen (RIE)], gebildet durch eine hochfrequente Energiequelle, in welchen eine physikalische Freilegung und chemische Freilegung gleichze In order to form "of places with a lower level than the electrode level" may include a base plate (substrate) to be exposed between the electrodes by physical and / or chemical means to form the place of a lower level than the electrode level at the electrodes. The physical means which are addressed herein are, for example, a method of exposing using a suitable knife or the like, for example, LIGA (Lithographile electroforming molding) process using a synchrotron radiation light. In addition, the chemical agent etching to expose a base plate is under using an etching liquid for a base plate. Further, for example, a base plate to be exposed by etching using a plasma of a reaction gas [reactive Eisenätzen (RIE)], formed by a high-frequency power source in which a physical exposure and chemical exposure built simultaneously itig durchgeführt werden. be carried out ITIG. Es wird betont, dass die Mittel, die oben beschrieben sind, in geeigneter Art und Weise kombiniert werden können, um die Freilegung einer Basisplatte durchzuführen. It is pointed out that the means described above, may be combined in a suitable manner to perform the exposure of a base plate. Darüber hinaus ist ein Trennungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein Trennungsverfahren für Substanzen, in welchen eine Flüssigkeit, enthaltend zu trennende Substanzen, anwesend ist innerhalb ei nes ungleichförmigen elektrischen Feldes, gebildet durch die dielektrophoretische Elektrode, und eine Trennung wird durchgeführt aufgrund eines Unterschiedes in einer dielektrophoretischen Kraft, welche auf die Substanzen wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anstieg einer ungleichförmigen elektrischen Feldregion realisiert wird durch Orte eines niedrigern Levels als das Elektrodenlevels, gebildet zwischen (oder dazwischen) Elektroden, um dadurch die Sammeleigenschaft zu verbessern. In addition, a separation method according to the present invention is a separation method of substances in which a liquid containing substances to be separated, is present within ei nes nonuniform electric field formed by the dielectrophoretic electrode, and a separation is performed due to a difference in a dielectrophoretic force acting on the substances, characterized in that an increase in a nonuniform electric field region is realized, constituted by places a depressants levels than the levels between electrodes (or between) the electrode, to thereby improve the collecting property.
  • Eine Dielektrophorese (DEP), wie sie hierin genannt wird, ist ein Phänomen, bei dem ein neutraler Partikel innerhalb eines ungleichförmigen elektrischen. A dielectrophoresis (DEP), as it is called herein, is a phenomenon in which a neutral particles within a non-uniform electric. Feldes durch Interaktion der Leitfähigkeit und der dielektrischen Konstanten von Substanzen, der Leitfähigkeit und der dielektrischen Konstanten von Medien und der angelegten Frequenz wandern, und eine Kraft, welche auf den Partikel wirkt, wird eine dielektrophoretische Kraft genannt. Field through interaction of the conductivity and dielectric constants of substances, the conductivity and the dielectric constant of the media and the applied frequency wander, and a force acting on the particles, a dielectrophoretic force is called. Die dielektrophoretische Kraft wird in zwei Arten unterteilt, nämlich eine positive dielektrophoretische Kraft, in welcher Substanzen gegen ein starkes elektrisches Feld wandern, und eine negative dielektrophoretische Kraft, bei der Substanzen gegen ein schwaches elektrisches Feld wandern. The dielectrophoretic force is divided into two types, namely a positive dielectrophoretic force, in which substances migrate against a strong electric field, and a negative dielectrophoretic force, move in the compounds against a weak electric field. Im Folgenden wird ein Fall beschrieben, bei dem eine positive dielektrophoretische Kraft auf ein Molekül wirkt. A case is described in which a positive dielectrophoretic force acting on a molecule.
  • Und zwar hat, wie in Namely, as shown in 2 2 gezeigt, ein neutrales Molekül, welches in ein elektrisches Feld gebracht wird, eine positiv induzierte Polarisationsladung +q stromabwärts im elektrischen Feld und eine negativ induzierte Polarisationsladung –q stromaufwärts im elektrischen Feld, wodurch +q eine Kraft von +qE von dem elektrischen Feld E erhält und dieser Teil wird stromaufwärts in dem elektrischen Feld gezogen. shown, a neutral molecule, which is brought into an electric field, a positively induced polarization charge + q downstream the electric field and a negatively induced polarization charge -q upstream the electric field, thus + q receives a force of + qE from the electric field E and this portion is pulled upstream in the electric field. Wenn das Molekül neutral ist, weisen +q und –q gleiche absolute Werte auf, und wenn das elektrische Feld gleichmäßig ist, befinden sich beide empfangenen Kräfte ungeachtet der Positionen in einer Balance, wodurch sich die Moleküle nicht bewegen. If the molecule is neutral, + q and -q have same absolute values, and when the electric field is uniform, there are two forces received regardless of the positions in balance, whereby the molecule does not move. Jedoch in dem Fall, bei dem das elektrische Feld ungleichförmig ist, wird eine Anziehungskraft gegen ein starkes elektrisches Feld größer, wodurch das Molekül gegen die starke Seite des elektrischen Feldes getrieben wird. However, in the case where the electric field is non-uniform, an attraction force is greater against a strong electric field, whereby the molecule against the strong side of the electric field is driven. Wie oben beschrieben, wandert das Molekül in einer Lösung innerhalb eines elektrischen Feldes verschiedenartig, gemäß der dielektrophoretischen Kraft, welche in dem Molekül erzeugt wird. As described above, the molecule migrates differently in a solution within an electric field, according to the dielectrophoretic force, which is generated in the molecule. Jedoch wird die Bewegung von Molekülen zum Beispiel bei der Feldflussfraktionierung durch drei Faktoren bestimmt: However, the movement of molecules is for example in the field-flow fractionation determined by three factors:
    Die dielektrophoretische Kraft F d , die Kraft F v , generiert den Widerstand aufgrund des Flusses im Fließweg, und die Kraft F th aufgrund der thermischen Bewegung. The dielectrophoretic force F d, the force F v, the resistance generated due to the flow in the flow path, and the force due to the thermal movement F th.
  • (1) Im Falle von F d ≫ F v + F th , werden die Moleküle gefangen (eingefangen) auf der Elektrode, (2) im Fall von F d ≪ F v + F th , werden die Moleküle mit dem Fluss im Fließweg hinaus eluiert, ungeachtet des elektrischen Feldes. (1) In the case of F d 'F v + F th, the molecules are captured (trapped) on the electrode (2) in the case of F d' F v + F th, molecules with the flow in the flow path are also eluted, regardless of the electric field. (3) Im Fall von F d ÷ F v + F th , werden die Moleküle abwärts getragen mit wiederholter Absorption und Desorption auf der Elektrode, so dass die Moleküle an einem Auslass mit Verzögerung ankommen, relativ zum gesetzten Fluss im Fließweg. (3) In the case of F d ÷ F v + F th, molecules are carried downwards with repeated absorption and desorption on the electrode, so that the molecules arrive at an outlet with delay, relative to the set flow in the flow path.
  • Da ein Teil zwischen den Elektroden tief freigelegt wird, wodurch ein ungleichförmiges elektrisches Feld unterhalb zwischen den Elektroden gebildet wird, wird die ungleichförmige elektrische Feldregion in der vorliegenden Erfindung erhöht und die Flüssigkeit in diesem Teil wird langsam, um den Widerstand der Kraft F v der Flüssigkeit zu reduzieren, wodurch Fd weiter groß wird unter den Bedingungen (1) wie oben beschrie ben und F v weiter klein wird, wodurch die Sammelrate verbessert wird. Since a part is exposed deeply between the electrodes, thereby forming a nonuniform electric field is formed below between the electrodes, the non-uniform electric field region is increased in the present invention and the liquid in this part is slow, the resistance of the force F v of the liquid to reduce, whereby further Fd becomes large under the conditions of (1) above and beschrie ben F v is further small, whereby the collection rate is improved. Ferner können die Partikel, welche in dem elektrischen Feld, gebildet unten zwischen den Elektroden, gefangen sind, nur schwer hinaus fließen, da die Partikel an Orten eines niedrigeren Levels als das „Elektrodenlevel" positioniert sind. Further, the particles which are in the electric field formed between the electrodes below, trapped, can flow only hard addition, since the particles are positioned at locations of a lower level than the "Electrode Level".
  • Die oben genannten und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden klarer aus der folgenden Beschreibung: The above and other objects and advantages of the invention will become apparent from the following description:
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief Description of Drawings
  • 1 1 ist eine erklärende Darstellung der negativen Dielektrophorese. is an explanatory view of the negative dielectrophoresis.
  • 2 2 ist eine Ansicht, welche das Prinzip der positiven Dielektrophorese zeigt. is a view showing the principle of positive dielectrophoresis.
  • 3 3 ist eine Draufsicht, welche eine Ausführungsform einer Elektrode der vorliegenden Erfindung zeigt. is a plan view showing an embodiment of an electrode of the present invention.
  • 4 4 ist eine Draufsicht, welche eine weitere Ausführungsform einer Elektrode der vorliegenden Erfindung zeigt. is a plan view showing another embodiment of an electrode of the present invention.
  • 5 5 ist eine Draufsicht, welche eine andere Ausführungsform einer Elektrode der vorliegenden Erfindung zeigt. is a plan view showing another embodiment of an electrode of the present invention.
  • 6 6 ist eine Draufsicht, welche ein Beispiel einer konventionellen Elektrode zeigt. is a plan view showing an example of a conventional electrode.
  • 7 7 ist eine Draufsicht, welche ein weiteres Beispiel einer konventionellen Elektrode zeigt. is a plan view showing another example of a conventional electrode.
  • 8 8th ist eine Draufsicht, welche ein anderes Beispiel einer konventionellen Elektrode zeigt. is a plan view showing another example of a conventional electrode.
  • 9 9 ist eine Draufsicht, welche noch ein anderes Beispiel einer konventionellen Elektrode zeigt. is a plan view showing still another example of a conventional electrode.
  • 10 10 ist eine Draufsicht, welche ein anderen Beispiel einer konventionellen Elektrode zeigt. is a plan view showing an another example of a conventional electrode.
  • 11 11 ist eine Draufsicht, welche noch ein anderes Beispiel einer konventionellen Elektrode zeigt. is a plan view showing still another example of a conventional electrode.
  • 12 12 ist eine erklärende Darstellung des Falles, bei dem eine Fluoreszenzmessung gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, (A), darstellend den Fall, bei dem eine Fluoreszenzmessungseinheit darüber vorgesehen ist (B), darstellend den Fall, bei dem eine Fluoreszenzmessungseinheit darunter angeordnet ist. is an explanatory view of the case where a fluorescent measurement is carried out according to the method of the present invention, (A), showing the case where a fluorescence measurement unit is provided above (B), representing the case where a fluorescence measurement unit is arranged below ,
  • 13 13 ist eine Draufsicht, welche eine Elektrode der vorliegenden Erfindung zeigt, hergestellt im Beispiel 1. is a plan view showing an electrode of the present invention prepared in Example. 1
  • 14 14 sind jeweils eine Draufsicht (A) und eine Schnittdarstellung (B), darstellend eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. are respectively a plan view (A) and a sectional view (B) illustrating a further embodiment of the present invention.
  • 15 15 ist eine Schnittdarstellung, welche ein Beispiel von „Orten niedrigerer Level als das Elektrodenlevel" der vorliegenden Erfindung zeigt, gebildet durch isotropes Ätzen (A), anisotropes Ätzen (B) und RIE oder LIGA (C). is a sectional view showing an example of "places a lower level than the electrode level" of the present invention formed by isotropic etching (A), anisotropic etching (B), and RIE or LIGA (C).
  • 16 16 ist eine Draufsicht, welche eine Elektrode zeigt, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet wird. is a plan view showing an electrode which is used in the present invention.
  • 17 17 ist eine Schnittdarstellung einer dielektrophoretischen Chromatografievorrichtung. is a sectional view of a dielectrophoretic chromatography.
  • 18 18 ist eine Schnittdarstellung, welche ein Beispiel des Bildens „eines Platzes mit niedrigerem Level als dem Elektrodenlevel" auf der Basisplatte (Substrat) gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zeigt. is a sectional view showing an example of forming "a space with a lower level than the electrode level" on the base plate (substrate) according to the method of the present invention.
  • 19 19 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen der Ätzzeit und der Tiefe einer Rille, gemessen in Beispiel 3, zeigt. is a graph showing a relationship between the etching time and the depth of a groove, as measured in Example 3.
  • 20 20 ist ein Graph, welcher die Sammelrate im Hinblick auf Rinderserum Albumin (BSA) – Protein unter Verwendung der dielektrophoretischen Chromatografievorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und der konventionellen dielektrophoretischen Chromatografievorrichtung maß. is a graph showing the collection rate with regard to bovine serum albumin (BSA) - measure protein using dielectrophoretic chromatography according to the present invention and the conventional dielectrophoretic chromatography.
  • 21 21 ist ein Graph, welcher die Sammelrate im Hinblick auf 500bp DNA unter Verwendung der dielektrophoretischen Chromatografievorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und der konventionellen dielektrophoretischen Chromatografievorrichtung maß. is a graph showing measured the collection rate in terms of 500bp DNA using dielectrophoretic chromatography according to the present invention and the conventional dielectrophoretic chromatography.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Detailed Description of the Preferred Embodiments
  • Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beschrieben. The preferred embodiments of the present invention will be described in the following.
  • Die Erfindung wird im Folgenden im Detail beschrieben. The invention is described in detail below.
  • 3 3 ist eine Draufsicht, welche eine Ausführungsform einer Elektrode für die dielektrophoretische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, darstellend ein Beispiel, in welchem ein Hohlraum (freier Raum) is a plan view showing an embodiment of an electrode for a dielectrophoretic apparatus of the present invention, illustrating an example in which a cavity (Blank) 12 12 in einem Abschnitt in a portion 13 13 gebildet wird, an welchem konzentrierte Substanzen (zu messende Substanzen) dem Einfluss der negativen dielektrophoretischen Kraft, generiert durch eine Elektrode is formed, to which concentrated substances (substances to be measured) the influence of negative dielectrophoretic force generated by an electrode 11 11 , welche viele hexagonale Teile angegliedert hat, unterworfen werden. , Which has attached many hexagonal parts are subjected.
  • Der Hohlraum the cavity 12 12 ist gebildet, um eine Zone zu bilden, welche niedrig in der Dichte einer elektrischen Feldlinie ist, in welcher die zu messenden Substanzen in dem Hohlraum is formed, to form a zone which is low in the density of an electric flux line, in which the substances to be measured in the cavity 12 12 oder in einer vertikalen Richtung davon konzentriert werden können. or it can be concentrated in a vertical direction. Die Zone, welche niedrig in der Dichte der elektrischen Feldlinie ist, ist eine Zone, welche niedriger in der Dichte der elektrischen Flusslinie ist als die einer Elektrode in der Peripherie, und im Allgemeinen eine Zone, welche am niedrigsten in der Dichte der elektrischen Feldlinie ist. The zone which is low in the density of the electric field line, is a zone which is lower in the density of the electric flux line than the one electrode in the periphery, and in general, a zone which is lowest in density of the electric flux line , Die Größe des Hohlraums The size of the cavity 12 12 ist unterschiedlich, abhängig von der Art und Größe der zu messenden Substanzen, der Distanz zwischen einer Elektroden-Basisplatte und einem Deckglas (Tiefe) oder dergleichen, jedoch ist sie generell so gebildet, um größer zu sein als ein Raum is different depending on the type and size of the substances to be measured, the distance between an electrode base plate and a cover glass (depth) or the like, but is generally formed so as to be larger than a space 13 13 , auf welchem die zu messenden Substanzen konzentriert werden, wenn der Hohlraum nicht gebildet wird. On which the substances to be measured are concentrated, when the cavity is not formed. Der Hohlraum the cavity 12 12 kann, wie in as in may, 3 3 gezeigt, zusammenhängend sein oder kann als unabhängige hexagonale Teile ausgebildet sein, wie in shown to be contiguous or may be formed as an independent hexagonal parts, such as in 4 4 gezeigt. shown.
  • Im Hohlraum in the cavity 12 12 kann die Peripherie durch die Elektrode umgeben sein oder es kann eine Unterbrechung the periphery may be surrounded by the electrode or it may be an interruption 14 14 in einem Abschnitt, wie in in a section, as shown in 3 3 gezeigt, anwesend sein, aber vorzugsweise kann die ganze Peripherie durch die Elektrode umgeben sein. shown to be present, but preferably the entire periphery may be surrounded by the electrode.
  • Wenn die gesamte Peripherie des freien Raumes durch die Elektrode umgeben ist, werden elektrische Feldlinien von der Peripherie des freien Raumes generiert und daher ist der freie Raum durch eine hohe elektrische Feldregion zu umgeben, so dass die Substanzen dazu tendieren, an einem spezifischen Teil konzentriert zu werden und einfach gesammelt werden können. If the entire periphery of the free space surrounded by the electrode electric field lines from the periphery of the free space are generated, and therefore the vacant space is surrounded by a high electric field region so that the substances tend to a specific part concentrated to be and can be collected easily.
  • Wo auf der anderen Seite ein Raum des freien Raumes nicht durch die Elektrode umgeben wird, wird keine Linie von elektrischer Energie von diesem Abschnitt generiert und daher wird ein Abschnitt generiert, welcher nicht eine hochelektrische Feldregion ist, und die Substanzen können in einfacher Art und Weise durch diesen Abschnitt bewegt werden. Where an area of ​​free space is not surrounded by the electrode on the other hand, no line is generated by electric energy from this portion, and therefore a portion is generated, which is not a high electric field region, and the substances may in a simple manner are moved through this section. Daher existiert ein Fall, bei dem die gewünschte Substanz schwierig zu sammeln ist. Therefore, a case where the desired substance is difficult to gather there.
  • Da die Größe der Substanzen (Partikel, Moleküle), welche auf dem Hohlraum zu konzentrieren sind, klein ist, sollte die Aufmerksamkeit auf die Breite einer Elektrode gelegt werden. Since the size of the substances (particles, molecules) to be concentrated on the cavity, is small, the attention should be paid to the width of an electrode. Weil eine Zone oberhalb der Elektrode ein Abschnitt sein wird, welcher niedrig in der Dichte einer elektrischen Feldlinie für die Substanz ist, als der Hohlraum. Because a zone above the electrode will be a portion which is low in the density of an electric flux line for the substance than the cavity. Der Grund hierfür ist, dass ein Maß an Einfluss, hervorgerufen durch die elektrische Feldlinie, generiert von einem Rand einer Elektrode in Kontakt mit dem Hohlraum, unterschiedlich ist, abhängig von der Größe der Substanz, weil eine elektrische Feldlinie auch von einem Ende einer Elektrode in Kontakt mit dem Hohlraum generiert wird. The reason for this is that a degree of influence caused by the electric field line, generated from an edge of an electrode in contact with the cavity, is different, depending on the size of the substance, because an electric field line also from one end of an electrode in Contact is generated with the cavity. Wo die zu konzentrierenden Substanzen an dem Hohlraum klein sind, kann dieses Problem durch Verschmälern der Breite einer Elektrode mit dem Hohlraum gelöst werden. Where the concentrating substances are small at the cavity, this problem can be solved by narrowing the width of an electrode with the cavity.
  • Die Form der Elektrode und des Hohlraums kann ein Kreis sein, oval oder ein Polygon, wobei die Form nicht speziell beschränkt ist. The shape of the electrode and of the cavity may be a circle, oval or polygon, the shape is not particularly limited. Auch die Breite der Elektrode selbst kann breiter sein oder schmal wie ein Draht. Also, the width of the electrode itself may be wider or narrow like a wire. Kurz gesagt kann die Konstruktion einer Elektrode so gestaltet sein, dass eine Elektrode nicht in einer Zone präsent ist, in welcher detektierte Objekte, welche der negativen dielektrophoretischen Kraft unterzogen werden, konzentriert werden und in einer vertikalen Richtung davon. Briefly, the construction of an electrode may be configured such that an electrode is not present in a zone to be detected in which objects which are subjected to the negative dielectrophoretic force, and concentrated in a vertical direction thereof.
  • Selbst bei der selben Elektrodenkonstruktion erscheint ein Unterschied in einer Region, wo die gemessenen Objekte konzentriert werden wegen der Änderung der Frequenz des angelegten elektrischen Feldes und der Leitfähigkeit und dielektrischen Konstanten des gemessenen Objekts und des Mediums, wobei die Elektrodenkonstruktion gemäß der Frequenz des angelegten elektrischen Feldes gemäß dem verwendeten Objekt bestimmt werden kann. a difference in a region where the measured objects are concentrated appears even with the same electrode construction due to the change of the frequency of the applied electric field and the conductivity and dielectric constants of the measured object and of the medium, wherein the electrode structure according to the frequency of the applied electric field can be determined according to the use object. Umgekehrt können die zu messenden Substanzen an der gewünschten Position durch Variieren der Frequenz oder dergleichen, angepasst an die Elektrodenkonstruktion, konzentriert werden. Conversely, the substances to be measured at the desired position can be concentrated by varying the frequency or the like, adapted to the electrode construction.
  • Vorzugsweise kann der Hohlraum Preferably, the cavity can 12 12 in der Elektrode zum Beispiel durch physikalische Mittel, wie beispielsweise einem Schneideerfahren unter Verwendung beispielsweise eines geeigneten Messers oder dergleichen, und einem Prägeverfahren, chemischen Mitteln, wie beispielsweise Ätzen zum Entfernen einer Elektrode, beispielsweise unter Verwendung einer Ätzflüssigkeit oder zum Beispiel durch physikalische und chemische Mittel, wie beispielsweise Reaktiv-Ionen-Ätzen (RIE) unter Verwendung eines reaktiven Gases, geformt in Plasma durch eine Hochfrequenz-Energiequelle, usw., gebildet werden. in the electrode, for example by physical means, such as a cutting method using, for example, a suitable knife or the like, and an embossing process, chemical means such as etching of an electrode for removing, for example, using an etching liquid or, for example, by physical and chemical means , (RIE) may be formed using a reactive gas formed into plasma by a high frequency power source, etc., such as reactive ion etching.
  • Die gebildete Elektrode mit dem freien Raum The electrode formed with the free space 12 12 der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise zum Beispiel durch die Feinverarbeitungstechnik (Biochim, Bophys.Acta. 964, 231-230) wie unten beschrieben, hergestellt: of the present invention is preferably described in, for example, by the fine processing technique (Biochim, Bophys.Acta 964, 231-230.) as below, were prepared:
    (A) Zum Beispiel wird ein Fotolack auf eine Basisplatte, auf welcher Kupfer, Gold, Aluminium oder dergleichen laminiert ist, aufgetragen und eine Elektroden-Fotomaske wird auf den Fotolack laminiert. (A) For example, a photoresist on a base plate on which copper, gold, aluminum or the like is laminated, coated, and an electrode photomask is laminated on the photoresist. Dann wird Licht ausgestrahlt, um den Fotolack freizulegen und zu entwickeln, um einen Fotolack, korrespondierend zu einem freien Raum und einem anderen Abschnitt als der Elektrode zu lösen, welche dann in eine Ätzflüssigkeit getaucht wird, um ein Ätzen der Elektrodenoberfläche (Aluminiumoberfläche) durchzuführen, und der verbleibende Fotolack auf der Elektrodenoberfläche wird entfernt. Then, light is radiated to expose the photoresist and develop, to which is then immersed in an etching liquid corresponding to dissolve a photoresist to a free space and a portion other than the electrode to carry out etching of the electrode surface (aluminum surface) and the remaining photoresist on the electrode surface is removed. Es wird betont, dass der Fotolack ein positiver Fotolack zum Entfernen eines Abschnitts, welcher Licht ausgesetzt ist, oder ein negativer Fotolack zum Entfernen eines nicht exponierten Abschnitts sein kann. It is emphasized that the photoresist can be a positive photoresist of a portion, which is exposed to light to remove, or a negative photoresist of an unexposed portion removing.
  • (B) Abheb-Verfahren (engl.: „Lift off methold") (B) lift-off method (ger .: "Lift off methold")
  • Nachdem ein Fotolack auf eine Basisplatte aufgetragen wurde, wird eine Elektroden-Fotomaske auf den Fotolack laminiert, welche belichtet wird. After a photoresist was coated on a base plate, an electrode photomask is laminated on the photoresist, which is exposed. Dann wird eine Entwicklung ausgeführt, um einen Fotolack, korrespondierend zu einem Elektrodenabschnitt, zu entfernen, und ein Elektrodenmaterial wird auf der gesamten oberen Oberfläche durch Aufdampfen oder Zerstäuben (engl. „sputtering") laminiert. Dann wird ein Fotolack, korrespondierend zu einem anderen Abschnitt als der Elektrode und einem freien Raum (eine Elektrode wird auf der oberen Oberfläche laminiert), entfernt. Then, development is carried out, corresponding to an electrode portion to remove a photoresist, and an electrode material on the entire top surface through vapor deposition or sputtering (engl. "Sputtering") laminated Then, a photoresist, corresponding to another portion. as the electrode and a vacant space (an electrode is laminated on the upper surface) are removed.
  • C) Metallmasken-Verfahren C) metal mask process
  • Eine Metallmaske mit lediglich dem Elektrodenabschnitt, angelegt mit Aushöhlung, wird auf einer Basisplatte laminiert, auf welcher die obere Oberfläche mit einem Elektrodenmaterial durch Bedampfen oder Zerstäuben beschichtet ist. A metal mask having only the electrode portion, applied with hollow is laminated on a base plate on which the upper surface is coated with an electrode material by vapor deposition or sputtering. Anschließend wird die Metallmaske (ein Elektrodenmaterial ist auf der oberen Oberfläche laminiert) entfernt. Then, the metal mask (an electrode material is laminated on the upper surface) is removed.
  • In der vorliegenden Erfindung ist eine Elektrode eine solche, welche aus leitfähigem Material, wie beispielsweise Aluminium, Gold, Kupfer und dergleichen, gefertigt ist. In the present invention, an electrode is one which is made of conductive material, such as aluminum, gold, copper and the like. Ihre Struktur kann jegliche Struktur sein, welche geeignet ist, dielektrophoretische Kräfte zu verursachen, das heißt, Bilden eines horizontalen und vertikalen ungleichförmigen elektrischen Feldes, einschließlich beispielsweise einer interdigitalen (engl. „interdigital") Form [J. Phys. D: Appl. Phys. 258, 81-89 (1992); Biochim. Biophys.Acta., 964, 221-230 (1988), und dergleichen]. Its structure can be any structure which is capable of causing dielectrophoretic forces, that is, forming a horizontally and vertically nonuniform electric field, including, for example, an interdigital (eng "interdigitated".) Shape [J. Phys. D: Appl Phys. . 258, 81-89 (1992);.. Biochim Biophys, 964, 221-230 (1988) and the like].
  • Die Elektrode der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise an der oberen Oberfläche und/oder der unteren Oberfläche der Basisplatte (Substrat) gebildet. The electrode of the present invention is preferably to the upper surface and / or the lower surface of the base plate (substrate). Normalerweise wird eine Elektrode, gebildet an der oberen Oberfläche der Basisplatte verwendet, weil die Flüssigkeit, welche die zu messende Substanz enthält, dazu gebracht wird, über die Elektrode zu fließen. Normally, an electrode formed on the upper surface of the base plate is used, because the liquid containing the substance to be measured is caused to flow across the electrode.
  • Eine Elektrode wird jedoch in einen Zustand gebracht, um in einen Hohlraum zu floaten (engl. „that floated in hollow") und die Flüssigkeit, welche die zu messende Substanz enthält, kann unterhalb der Elektrode fließen. In diesem Fall wird eine Elektrode verwendet, welche auf der unteren Oberfläche einer Basisplatte oder sowohl auf der unteren als auch auf der oberen Oberfläche einer Basisplatte gebildet ist. Die Elektroden, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, enthalten zum Beispiel eine Elektrode in der Form mit vielen Elektroden derselben Form (Hexagon), wie in den An electrode is, however, brought into a state to ( "floated did in hollow" eng.) Into a cavity to float the liquid containing the substance to be measured can flow beneath the electrode and the like. In this case, an electrode is used, which is formed on the lower surface of a base plate, or both on the lower and on the upper surface of a base plate. the electrodes, which are used in the present invention include, for example, an electrode in the shape with many electrodes of the same shape (hexagon) as in the 3 3 und and 4 4 gezeigt und eine Elektrode, welche so gebildet ist, dass eine Kathode bzw. eine Anode intern oderextern vorgesehen sind, und längslaufende und laterale Abschnitte sind ebenso gemacht oder etwas anders, wie in and as an electrode which is formed so that a cathode and an anode are provided internally or externally, and longitudinal and lateral sections are made as, or slightly different, as in 5 5 gezeigt. shown.
  • Da in der Elektrode, wie in den Since in the electrode, as in the 3 3 und and 4 4 gezeigt ist, negative dielektrophoretische Regionen an nicht nur einem Ort sondern mehreren Orten gebildet werden können, können verschiedene Hohlräume mit einer Zone, welche niedrig in der Dichte derselben elektrischen Feldlinie ist, hergestellt werden, wobei die Fluoreszenzstärke von verschiedenen Orten gemessen wird und gemittelt wird, um dadurch Daten mit Sicherheit zu erhalten. As shown, negative dielectrophoretic regions can be formed at not only one place but also several places, different cavities with a zone which is low in density of the same electric field line may be prepared, wherein the fluorescence intensity of different locations is measured and averaged, to thereby obtain data with certainty.
  • Ferner ist in einer Elektrode, welche mit einer Kathode und einer Anode intern bzw. extern ausgestattet ist, wie in Further, in an electrode which is internally or externally provided with a cathode and an anode, as shown in 5 5 gezeigt, ein Messplatz vorhanden, da aber ein erforderlicher Platz klein ist, kann er zur Integration der Messung von vielen untersuchten Objekten beitragen. demonstrated a measuring station available but as a required course is small, it can contribute to the integration of the measurement of many investigated objects.
  • Andere konkrete Beispiele von Elektroden, wie in den Other concrete examples of electrodes as in the 3 3 und and 4 4 gezeigt, enthalten eine Form, bei der viele dreieckige, nach außen ragende Teile in einem regelmäßigen Abstand gegenüber einem oberen und einem unteren Teil eines linearen Netzes verbunden sind, wie in shown, include a shape in which many triangular, outwardly projecting parts are connected at a regular interval with respect to an upper and a lower part of a linear network, such as in 6 6 gezeigt, eine Form, bei der viele trapezförmige, nach außen ragende Teile in einem regelmäßigen Abstand gegenüber einem oberen und unteren Teil eines linearen Netzes verbunden sind, wie in shown, a shape in which many trapezoidal outwardly projecting parts are connected at a regular interval with respect to an upper and lower part of a linear network, such as in 7 7 gezeigt, eine Form, bei der viele Hexagone linear verbunden sind, wie in shown, a shape in which many hexagons are linearly connected, as shown in 8 8th gezeigt, eine Form, bei der viele viereckige, nach außen ragende Teile in einem regelmäßigen Abstand gegenüber einem oberen und unteren Teil eines linearen Netzes verbunden sind, wie in shown, a shape in which many rectangular, outwardly projecting parts are connected at a regular interval with respect to an upper and lower part of a linear network, such as in 9 9 gezeigt und eine Form, bei der viele halbkreisförmige, nach außen ragende Teile in einem regelmäßigen Abstand gegenüber einem oberen und unteren Teil eines linearen Netzes verbunden sind, wie in and as a form in which many semi-circular, outwardly projecting parts are connected at a regular interval with respect to an upper and lower part of a linear network, such as in 10 10 gezeigt. shown. Während in (A) und (B) in den While in (A) and (B) in the 6 6 bis to 10 10 die Form der Enden unterschiedlich ist, reicht jedoch eines von beiden aus. the shape of the ends are different, however, extends from one of the two.
  • Ferner enthalten andere konkrete Beispiele von Elektroden, wie in Also contain other concrete examples of electrodes as in 5 5 gezeigt ist, zum Beispiel, wie in den is shown, for example, as shown in 11(A) 11 (A) bis (G) gezeigt ist, Elektroden, bei denen eine externe Anode als Polygon, wie beispielsweise viereckig und achteckig, kreisförmig, halbkreisförmig und oval ausgebildet ist; through (G), electrodes in which an external anode as a polygon, such as for example, quadrangular and octagonal, circular, semi-circular and oval in shape; und als eine interne Kathode ist ein Kathodenkopf, lokalisiert in einem zentralen Teil der Kathode, als Polygon, wie beispielsweise quadratisch, viereckig und achteckig, kreisförmig und dergleichen, ausgebildet. and as an internal cathode is a cathode head, located in a central part of the cathode, as a polygon such as square, quadrangular and octagonal, circular and the like is formed. In der vorliegenden Erfindung kann jede Elektrode verwendet werden, solange die Elektrode selbst zur Dielektrophorese zur Ausbildung eines Hohlraums verwendet werden kann, wobei die Art der Elektroden nicht beschränkt ist. In the present invention, each electrode may be used as long as the electrode itself can be used to dielectrophoresis to form a cavity, wherein the type of the electrodes is not limited.
  • Eine Basisplatte (Substrat), welche verwendet wird, wenn eine Elektrode hergestellt wird, ist nicht besonders beschränkt, wenn diese auf diesem Gebiet verwendet werden kann, und eine Basisplatte, ausgebildet aus einem nicht leitenden Material, wie beispielsweise Glas, Plastik, Quarz, Silikon oder dergleichen, ist bevorzugt. A base plate (substrate), which is used when an electrode is prepared is not particularly limited if it can be used in this field, and a base plate formed of a nonconductive material such as glass, plastic, quartz, silicon or the like, is preferred.
  • Die Basisplatte kann aus einem transparenten Material gebildet sein, wobei das Material nicht immer transparent sein muss, wenn Anregungslicht nicht wesentlich reflektiert wird oder Licht in einem derartigen Ausmaß eingezogen wird, um das Absorptionsvermögen messen zu können. The base plate may be formed of a transparent material, the material need not always be transparent when excitation light is not substantially reflected or light is drawn in such an extent as to be able to measure the absorbance.
  • Die Elektrode kann ähnlich einer solchen aus dem Stand der Technik sein, außer der Bildung eines freien Raumes, und eine organische Schicht kann auf der Elektrode gebildet sein, um Absorption von verschiedenen Materialien auf der Elektrode zu verhindern. The electrode may be similar to such prior art, except for the formation of a free space, and an organic layer may be formed on the electrode in order to prevent absorption of various materials on the electrode.
  • Zur Herstellung der elektrophoretischen Vorrichtung unter Verwendung der Elektrode der vorliegenden Erfindung mit dem freien Ort, wie oben beschrieben, können solche anders als die Elektrode in einer ähnlichen Art und Weise wie im Stand der Technik gebildet werden. To produce the electrophoretic device using the electrode of the present invention with the free location, as described above, such may be formed as in the prior art other than the electrode in a similar manner.
  • Zur Ausführung des Separationsverfahrens der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Elektrode und der dielektrophoretischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, gebildet mit dem freien Raum, wie oben beschrieben, kann das Separationsverfahren selbst in einer Art und Weise, ähnlich zum Stand der Technik, durchgeführt werden. For carrying out the separation method of the present invention using the electrode and the dielectrophoretic apparatus of the present invention formed as described above with the free space, the separation method can be used in a manner similar to that performed in the prior art itself.
  • Nämlich wird eine Flüssigkeit, enthaltend zu trennende Substanzen, eine Flüssigkeit, in welcher zum Beispiel zwei oder mehrere Arten von Substanzen (Moleküle oder Partikel) gelöst oder suspendiert sind, in Gegenwart mit einem ungleichförmigen elektrischen Feld, gebildet unter Verwendung der oben beschriebenen Elektrode, gebracht und eine Trennung kann durchgeführt werden aufgrund eines Unterschiedes in der dielektrophoretischen Kraft, welche auf die Substanzen ausgeübt wird. Namely, a liquid containing substances to be separated, a liquid, in which, for example, two or more kinds of substances (molecules or particles) is dissolved or suspended in the presence of a nonuniform electric field formed by using the electrode described above, brought and a separation can be performed due to a difference in the dielectrophoretic force, which is exerted on the substances. Es wird betont, dass ein elektrisches Feld, angelegt in der vorliegenden Erfindung, entweder ein elektrisches Gleichstromfeld oder ein elektrisches Wechselstromfeld sein kann, wobei ein elektrisches Wechselstromfeld bevorzugt wird. It is emphasized that an electric field is applied in the present invention, either a DC electric field or an AC electric field may be, wherein an AC electric field is preferable.
  • Beim Separationsverfahren der vorliegenden Erfindung werden granulöse Substanzen in einer Größe von 100 nm bis 100 μm in einfacher Art und Weise in einem Bereich konzentriert, welcher niedriger in der Dichte der elektrischen Feldlinie ist. When separation method of the present invention, granular substances in a size of 100 nm to 100 microns in a simple manner be concentrated in a region which is lower in the density of the electric flux line. Weil die granulösen Substanzen mit der Größe teilweise einfach konzentriert werden können an der Elektrode mit einer Zone, welche niedrig in der Dichte der elektrischen Feldlinie ist, in welcher die zu messenden Substanzen konzentriert werden in dem freien Raum und oberhalb und unterhalb des Raumes. Because the granular substances can be partially single concentrated with the size of the electrode with a zone which is low in the density of the electric flux line, in which the substances to be measured are concentrated in the free space and above and below the space. Es ist jedoch möglich, selbst wenn zu trennende oder zu messende Substanzen kleine Partikel oder Moleküle sind, eine Elektrode aufzubauen, welche fähig ist, eine Zone zu bilden, welche niedrig in der Dichte der elektrischen Feldlinie in oberen und unteren Richtungen des freien Raumes ist durch Verschmälern der Breite einer Elektrode oder durch Vertiefen der Tiefe (die Distanz zwischen der Elektroden-Basisplatte und dem Deckglas und/oder der Distanz vom Gefäßboden zur Elektrode). It is however possible, even if to be separated or substances to be measured are small particles or molecules to construct an electrode which is capable of forming a zone which is low in the density of the electric flux line in upper and lower directions of the free space by narrowing the width of an electrode or by recessing the depth (the distance between the electrode base plate and the cover glass and / or the distance from the vessel bottom to the electrode). Kurz gesagt kann eine Elektrode, in welcher die Partikel in dem freien Raum oder in darüber liegenden oder darunter liegenden Richtungen davon konzentriert werden, in einfacher Weise gebildet werden, wenn der Partikel, welcher teilweise die Größe aufweist, dem Separationsverfahren der vorliegenden Erfindung unterzogen wird, da der Einfluss der elektrischen Feldlinie, welche durch die Partikel empfangen wird, unterschiedlich ist, gemäß der Größe der Partikel. In short, an electrode in which the particles are concentrated in the free space or in overlying or underlying directions thereof are formed in a simple manner, if the particle, which partially has the size, the separation process of the present invention is subjected to since the influence of the electric field line which is received by the particles is different, according to the size of the particles.
  • Dementsprechend wird zum Trennen von Molekülen oder kleinen Partikeln, welche gemessene Materialien sind, in einer Lösung von Molekülen oder einer Suspension von kleinen Partikeln, ein Komplex, in welchem zu messende Substanzen (durch „Substanzen, welche an zu messenden Substanzen binden", falls nötig) an Substanzen gebunden sind, welche dem Einfluss der negativen dielektrophoretischen Kraft unterworfen sind, vorzugsweise granulöse Substanzen mit einer Größe von 100 nm bis 100 μm, dem Separationsverfahren unter Verwendung einer Dielektrophorese unterworfen. Dies ist aufgrund der Tatsache, dass die Breite der Elektrode extrem geschmälert werden muss, wenn die Größe der Partikel zu klein ist. Accordingly, it is to separate molecules or small particles which measured materials are, in a solution of molecules or a suspension of small particles, a complex in which substances to be measured (by "substances to substances to be measured bind", if necessary ) are attached to substances that are subjected to the influence of the negative dielectrophoretic force, preferably subjected to granular substances having a size of 100 nm to 100 microns, the separation method using dielectrophoresis. This is due to the fact that the width of the electrode extremely diminished must be, if the particle size is too small.
  • Die granulösen Substanzen werden wie oben beschrieben gebunden, wobei die Substanzen vergrößert sind, wodurch eine Trennung der zu messenden Substanzen begünstigt wird. The granular substances are bound as described above, wherein the substances are enlarged, creating a separation of the substances to be measured is favored. Dementsprechend fungieren die granulösen Substanzen als Substanzen zum Verbessern der Trennung. Accordingly, the granular substances act as agents for enhancing separation. Die granulare Substanz, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, enthält anorganische Metalloxide, wie beispielsweise Siliziumdioxid und Aluminiumoxid, Metalle, wie beispielsweise Gold, Titan, Eisen und Nickel, anorganische Metalloxide und dergleichen mit funktionellen Gruppen, eingefügt durch ein Silankupplungsverfahren und dergleichen, lebende Organismen, wie beispielsweise verschiedene Mikroorganismen und eukaryotische Zellen, Polysaccharide, wie beispielsweise Agarose, Cellulose, unlösliches Dextran, synthetische makromolekulare Verbindungen, wie beispielsweise Polystyrol, Latex, Styrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Methacrylat-Copolymer, Acrolein-Ethylen-Glykoldimethacrylat-Copolymer, Styrol-Styrolsulfonatlatex, Polyacrylamid, Polyglycidylmethacrylat, polyacrolein-beschichtete Partikel, vernetztes Polyacrylnitril, Acryl- oder Acrylestermischpolymer, Acrylnitril-Butadien, Vinylchloridacrylester und Polyvinylacetatacrylat, relativ große biologische Moleküle, wie beispi The granular substance which is used in the present invention, includes inorganic metal oxides such as silica and alumina, metals such as gold, titanium, iron and nickel, inorganic metal oxides and the like, living having functional groups incorporated by an Silankupplungsverfahren and the like organisms such as various microorganisms and eukaryotic cells, polysaccharides, such as agarose, cellulose, insoluble dextran, synthetic macromolecular compounds such as polystyrene latex, styrene-butadiene copolymer, styrene-methacrylate copolymer, acrolein-ethylene glycol dimethacrylate copolymer , styrene-Styrolsulfonatlatex, polyacrylamide, polyglycidyl methacrylate, polyacrolein-coated particles, crosslinked polyacrylonitrile, acrylic or Acrylestermischpolymer, acrylonitrile-butadiene, and Vinylchloridacrylester Polyvinylacetatacrylat relatively large biological molecules such as beispi elsweise Erythrocyten, Zucker, Nucleinsäuren, Proteine und Lipide und dergleichen. elsweise erythrocyte, sugars, nucleic acids, proteins and lipids and the like.
  • Die „granulösen Substanzen" sind zur Verwendung normalerweise an Substanzen, welche an „Substanzen, welche an zu messende Substanzen binden", gebunden. The "granular substances" are usually for use of substances which bound to "substances that bind to substances to be measured". Durch eine derartige Vorgehensweise können sie an eine „zu messende Substanz" in einer Probe gebunden werden. Allerdings kann die granulöse Substanz direkt an die zu messende Substanz durch ein chemisches Bindungsverfahren gebunden werden, wie zum Beispiel durch ein Verfahren zum Einführen einer funktionellen Gruppe in die Oberfläche der granulösen Substanz und anschließendes Binden durch die funktionelle Gruppe, oder ein Bindungsverfahren, bei dem die granulöse Substanz durch einen Linker an die zu messende Substanz gebunden wird. By such a procedure it may be bound in a sample to a "substance to be measured". However, the granular substance can be bound by a chemical bond method directly to the substance to be measured, such as by a method for introducing a functional group into the surface of the granular substance and then binding by the functional group, or a bonding method in which the granular material is bound by a linker to the substance to be measured.
  • Ferner kann ein Verfahren, welches ähnlich dem Verfahren zum Markieren der gemessenen Substanz durch eine Markierungssubstanz ist, das später beschrieben wird, angewandt werden, um die granulöse Substanz an die „Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet" zu binden. Furthermore, can be applied a method which is similar to the method of marking of the measured substance by a labeling substance, to be described later, in order to bind the granular substance to the "substance binding to the substance to be measured".
  • Wenn eine Substanz mit Eigenschaften, welche geeignet sind, spezifisch an die zu messende Substanz zu binden, direkt als die granulöse Substanz verwendet wird, ist die oben beschrie bene Vorgehensweise unnötig. When a substance having properties that are suitable for specifically binding to the substance to be measured directly as the granular substance is used, the above-described method may be unnecessary. Das granulöse Material, wie es beschrieben ist, enthält zum Beispiel Nucleinsäure, Protein, Lipid usw. The granular material, as described, for example, contains nucleic acid, protein, lipid, etc.
  • Die „Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet" welche in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird an die granulöse Substanz zur Verwendung gebunden, um einen Komplex der zu messenden Substanz, der „Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet" und der granulösen Substanz von der zu messenden Substanz in der Probe zu bilden, und ein Komplex eines anderen Moleküls als der zu messenden Substanz, der „Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet" und der granulösen Substanz kann nicht im Wesentlichen gebildet werden, was nicht besonders beschränkt ist. Kurz gesagt reicht es aus, wenn die oben genannte Drei-Komplex-Substanz nicht gebildet wird, sogar wenn sie an andere als die zu messende Substanz gebunden wird. Allerdings ist es nach wie vor bevorzugt, dass die „Substanz, welche spezifisch an die zu messende Substanz bindet" verwendet wird. The "substance binding to the substance to be measured" which is used in the present invention is bound to the granular substance for use to a complex of the substance to be measured, the "substance binding to the substance to be measured" and to form the granular substance from the substance to be measured in the sample, and a complex of another molecule as the substance to be measured, which can not be formed substantially "substance binding to the substance to be measured" and the granular substance, which is not particularly limited. in short, it is sufficient if the above-mentioned three-complex substance is not formed, even when it is bonded to other than the substance to be measured. However, it is still preferable that the "substance, which specifically binds to the substance to be measured "is used.
  • Eine „Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet" bezieht sich auf eine Substanz, welche an die „zu messende Substanz" durch Interaktionen bindet, wie beispielsweise einer „Antigen"-„Antikörper"-Reaktion, eine „Zuckerketten”-„Lecithin"-Raktion, einer „Enzym"-„Inhibitor"-Reaktion, einer „Protein"-„Peptidketten"-Reaktion und einer „Chromosom" -oder „Nucleotidketten"-„Nucleotidketten"-Reaktion. A "substance binding to the substance to be measured" refers to a substance which binds to the "substance to be measured" by interactions, such as an "antigen" - "antibody" reaction, a "sugar chain" - "Lecithin "-Raktion, an" enzyme "-" inhibitor "reaction, a" protein "-" peptide chains "reaction and a" chromosome "-or" nucleotide "-" nucleotide "reaction. Falls ein Partner die zu messende Substanz in jeder oben beschriebenen Kombination ist, ist der andere eine „Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet", wie oben beschrieben. If a partner is the substance to be measured in each combination described above, the other is a "substance binding to the substance to be measured", as described above.
  • Zur Bildung eines Komplexes durch Binden der zu messenden Substanz in einer Probe mit der granulösen Substanz direkt oder durch die „Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet" werden eine Probe, welche die zu messende Substanz enthält, die granulöse Substanz und, falls nötig, die „Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet" zum Beispiel jeweils gelöst, dispergiert oder suspendiert in Wasser oder einer Pufferflüssigkeit, wie zum Beispiel Tris-(hydroxymethylaminomethan)-Puffer, Good's Puffer, Phosphatpuffer, Boratpuffer in einem flüssigen Material, und diese flüssigen Materialien können gemischt und miteinander in Kontakt gebracht werden. To form a complex by binding the substance to be measured in a sample of the granular substance directly or a sample containing the substance to be measured, the granular substance and, if necessary, by the "substance binding to the substance to be measured" , the "substance binding to the substance to be measured", for example, each dissolved, dispersed or suspended in water or a buffer liquid such as tris (hydroxymethylaminomethane) buffers, Good's buffer, phosphate buffer, borate buffer in a liquid material, and these liquid materials can be mixed and brought into contact with each other.
  • Das Separationsverfahren der vorliegenden Erfindung wird grob in zwei Verfahren, wie nachfolgend dargestellt, getrennt: The separation method of the present invention is roughly separated into two methods, as shown below:
  • [Separationsverfahren 1] [Separation Method 1]
  • Zuerst, wo die zu messende Substanz oder der Komplex der Substanz, welche dem Einfluss der negativen dielektrophoretischen Kraft (Substanz zum Verbessern der Trennung) und die zu messende Substanz (durch „die Substanz, welche an der zu messenden Substanz bindet", falls nötig) dieselbe negative dielektrophoretische Kraft zeigt wie die der Substanz, welche anders ist, als die zu messende Substanz, in dem Fall, bei der die zu messenden Substanz oder der Komplex die größere dielektrophoretische Kraft als die Substanz, welche anders ist als die zu messende Substanz zeigt, empfangen die zu messende Substanz oder die Substanz zum Verbessern der Trennung und der Komplex der Substanz zum Verbessern der Trennung und die zu messende Substanz nur im Wesentlichen die große dielektrophoretische Kraft und werden getrennt. First, where the substance to be measured or the complex of the substance which the influence of the negative dielectrophoretic force (substance to improve the separation), and the substance to be measured (by the "substance binding to the substance to be measured", if necessary) the same negative dielectrophoretic force shows how the substance which is different from the substance to be measured, in the case in which the substance to be measured or the complex shows the larger dielectrophoretic force as the substance which is different from the substance to be measured receive the substance to be measured or the substance to improve the separation and the complex of the substance for enhancing the separation, and the substance to be measured only in substantially the large dielectrophoretic force and are separated.
  • Es wird nämlich zum Beispiel durch geeignetes Wählen der elektrischen Feldstärke und der Mediumbedingungen auf eine solche Art und Weise, dass die zu messende Substanz oder die Komplexsubstanz der Substanz, welche einer negativen dielektrophoretischen Kraft ausgesetzt wird, und der zu messenden Substanz (durch „die Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet", falls nötig) in dem freien Raum oberhalb der dielektrophoretischen Elektrode oder in der nach oben gerichteten oder nach unten gerichteten Richtung davon konzentriert; aber damit die anderen als die zu messenden Substanzen nicht konzentriert werden, können diese zu messenden Substanzen und die Substanz, anders als die zu messende Substanz, getrennt werden. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist geeignet zum Trennen in dem Stadium frei vom Fluss (engl.: „free from flow"). Namely, for example, by suitably selecting the electric field strength and medium conditions in such a way that the substance to be measured or the complex substance of the substance which is exposed to a negative dielectrophoretic force, and the substance to be measured (by "the substance which the substance to be measured binds ", if necessary) concentrated in the free space above the dielectrophoretic electrode, or in the upward or downward direction thereof; but that other than the substances to be measured are not concentrated, they can substances to be measured and the substance are different from the substance to be measured separately. the process of the present invention is suitable for separating, at the stage of the free flow (engl .: "free from flow"). Jedoch kann die sogenannte dielektrophoretische Chromotografievorrichtung (Feldfluss-Fraktionierungsvorrichtung), welche die Trennung durch die Interaktion der dielektrophoretischen Kraft, generiert in den Molekülen durch das elektrische Feld und der Bewegung der Moleküle, ausführt, verwendet werden, um Trennung durchzuführen. But may be used the so-called dielectrophoretic chromatography device (field flow fractionation), which performs the separation by the interaction of the dielectrophoretic force generated in the molecules by the electric field and the movement of the molecules, to perform separation. In diesem Fall können diese zu messenden Substanzen und die anderen als die zu messenden Substanzen getrennt werden durch geeignetes Setzen der Fließgeschwindigkeit (die Geschwindigkeit ist niedrig gewählt) auf eine solche Art und Weise, dass nur die zu messende Substanz oder der Komplex der Substanz, welche dem Einfluss der negativen dielektrophoretischen Kraft unterworfen ist, und der zu messenden Substanz (durch „Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet", falls nötig) in dem freien Raum der Elektrode oder in einer nach oben oder nach unten gerichteten Richtung durch dielektrophoretische Kraft gesammelt wird. In dem Fall, dass die Substanz, welche in dem Hohlraum der Elektrode oder in einer nach oben oder nach unten gerichteten Richtung davon gefangen ist, durch den Fluss nicht bewegt wird, können viele Proben auf den Hohlraum der Elektrode durch Messung im Fluss aufgebracht werden, wodurch die Messsensivität verbessert wird. In this case, these substances to be measured and the other than the substances to be measured can be separated by appropriately setting the flow rate (the speed is low selected) in such a manner that only the substance to be measured or the complex of the substance which is subjected to the influence of the negative dielectrophoretic force, and the substance to be measured (by "substance binding to the substance to be measured", if necessary) in the free space of the electrode or in an upward or downward direction by dielectrophoretic force is collected. in the case that the substance which is trapped in the cavity of the electrode or in an upward or downward direction thereof, is not moved by the flow, many samples can to the cavity of the electrode by measuring in the flow whereby the Messsensivität is improved to be applied.
  • [Separationsverfahren 2] [Separation Method 2]
  • Zweitens: Wo die zu messende Substanz oder der Komplex der Substanz, welche dem Einfluss durch die negative dielektrophoretische Kraft unterworfen wird, und die zu messende Substanz (durch die „Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet" falls nötig) eine(r) ist, welche(r) dem Einfluss durch die negative dielektrophoretische Kraft unterworfen wird, anders als die zu messende Substanz, nämlich wo die zu messende Substanz oder der Komplex der Substanz zum Verbessern der Trennung (Substanz, welche dem Einfluss durch negative dielektrophoretische Kraft unterworfen wird) und die zu messende Substanz die negative dielektrophoretische Kraft und die anderen als die zu messenden Substanzen die positive dielektrophoretische Kraft zeigen, bewegt sich entweder 1. die zu messende Substanz oder der Komplex der zu messenden Substanz und der Substanz, welche dem Einfluss durch die negative dielektrophoretische Kraft unterworfen wird oder 2. die Substanzen, anders als die zu messende Subst Secondly, where the substance to be measured or the complex of the substance which is subjected to the influence by the negative dielectrophoretic force and the substance to be measured (by the "substance binding to the substance to be measured" if necessary) a (r) is that (r) is subjected to the influence by the negative dielectrophoretic force, other than the substance to be measured, namely, where the substance to be measured or the complex of the substance for enhancing separation (substance which is subjected to influence by a negative dielectrophoretic force ) and the substance to be measured, the negative dielectrophoretic force and the other than the substances to be measured showing the positive dielectrophoretic force, moves either 1. the substance to be measured or the complex of the substance to be measured and the substance which the influence of negative by dielectrophoretic force is subjected or 2. the substances other than the to be measured Subst anz, zu dem Hohlraum oder in die nach oben oder nach unten gerichtete Richtung davon, während die anderen sich zu einer anderen Elektrodenregion bewegen, wobei die zu messende Substanz von den Substanzen, anders als die zu messende Substanz, getrennt werden kann. anz, to the cavity or in the upward or downward direction thereof, while the others move to another electrode region, wherein the substance to be measured from the substances other than the substance to be measured can be separated.
  • Wenn die zu messende Substanz, getrennt durch das Separationsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, durch ein Verfahren gemäß den eigenen Eigenschaften der Substanz detektiert werden kann, kann die Anwesenheit oder Abwesenheit der zu messenden Substanz, enthaltend in einer Probe, gemessen werden (detektiert werden). If the substance to be measured, separated by the separation method according to the present invention can be detected by a method according to the own characteristics of the substance, the presence or absence of the substance to be measured containing, in a sample measured (detected).
  • Unter Verwendung der Elektrode gemäß der vorliegenden Erfindung, des Elektrodenaufbaus und der dielektrophoretischen Vorrichtung, wird nämlich ein flüssiges Material (Probe), welche die Substanz enthält, welche durch die negative dielektrophoretische Kraft, generiert durch Anlegen einer Spannung an die Elektrode, beeinflusst wird [oder die zu messende Substanz oder der Komplex der Substanz zum Verbessern der Trennung und der zu messenden Substanz (durch „Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet", falls nötig)] an der Elektrode gemäß der vorliegenden Erfindung oder dem freien Raum oder in der Nähe davon lokalisiert oder dazu gebracht, darüber oder darunter zu fließen, wodurch die Substanzen, welche dem Einfluss durch die negative dielektrophoretische Kraft unterworfen sind, an dem freien Raum oder darüber oder darunter konzentriert werden, und danach kann die zu messende Substanz in einer Probe durch optisches Detektieren der Substanz detektiert werden. Using the electrode according to the present invention, the electrode assembly and the dielectrophoretic apparatus, namely a liquid material (sample) containing the substance, which is influenced by the negative dielectrophoretic force generated by applying a voltage to the electrode [or the substance to be measured or the complex of the substance for enhancing separation and the substance to be measured (by "substance binding to the substance to be measured", if necessary)] at the electrode according to the present invention, or the free space or in the near localized thereof or caused to above or to flow under it, whereby the substances which are subjected to influence by a negative dielectrophoretic force are concentrated on the free space or above or below, and thereafter, the substance to be measured can be obtained by in a sample optically detecting the substance to be detected.
  • Die im oben beschriebenen Verfahren genannte zu messende Substanz kann durch jede optische Methode gemessen werden oder kann durch eine optischdetektierbare Markierungssubstanz markiert werden oder an die „Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet" gebunden werden, welche gemessen werden kann (detektiert werden kann), oder kann durch eine optisch detektierbare Markierungssubstanz markiert werden. Said to be measured in the method described above substance can be measured by any optical method or can be labeled by a optischdetektierbare labeling substance or be bound to the "substance binding to the substance to be measured", which can be measured (can be detected) or may be marked by an optically detectable label.
  • In der vorliegenden Erfindung kann die zu messende Substanz oder die „Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet" durch die optisch detektierbare Markierungssubstanz markiert werden und das Markieren selbst kann durchgeführt werden durch eine bekannte Markierungsmethode, welche generell in einem konventionellen Verfahren ausgeführt wird, welches generell auf dem Feld der Stand der Technik bekannt ist, zum Beispiel EIA, RIA, FIA oder einem Hybridisierungsverfahren. In the present invention can be labeled by the optically detectable label substance, the substance to be measured, or the "substance binding to the substance to be measured" and the marking itself can be carried out by a known labeling method, which is generally carried out in a conventional method, which is known in the field of the prior art in general, for example, EIA, RIA, FIA or a hybridization method.
  • Die optisch detektierbaren Markierungssubstanzen, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind alle Substanzen, welche gewöhnlich im Stand der Technik bei Enzym-Immunoassay (EIA), Fluoro-Immunoassay (FIA) Hybridisierungsverfahren und dergleichen verwendet werden und sind nicht besonders beschränkt. The optically detectable label substances which can be used in the present invention are any substances usually used in the art for enzyme immunoassay (EIA), fluoro immunoassay like can be used (FIA) hybridization procedure, and, and are not particularly limited. Jedoch ist die Markierungssubstanz, welche geeignet ist, durch die Fluoreszenzstärke, die Lichtemissionsstärke oder die Absorption detektiert zu werden, insbesondere bevorzugt. However, the labeling substance, which is adapted to be detected by the fluorescence intensity, the light emission intensity or the absorption particularly preferred.
  • Im oben beschriebenen Verfahren wird als die „Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet", im allgemeinen die „Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet" verwendet, welche durch jede optisch detektierbare Methode gemessen (detektiert) werden kann oder welche durch eine optisch detektierbare Markierungssubstanz markiert werden kann. In the above-described method is used as the "substance binding to the substance to be measured" which uses "substance binding to the substance to be measured" in general, which can be measured by any optically detectable method (detected) or which by an optically detectable label can be marked.
  • Genauer gesagt kann das Detektionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine solche Art und Weise durchgeführt werden, wie unten beschrieben. More specifically, the detection method of the present invention in such a manner can be performed, as described below.
  • Die zu messende Substanz oder der Komplex der zu messenden Substanz und der Substanz, welche die Trennung verbessert (falls nötig durch die Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet, und/oder die Substanz, welche an die zu mes sende Substanz bindet, markiert durch die optisch detektierbare Markierungssubstanz), erhalten durch eine Reaktion der zu messenden Substanz und der die Trennung verbessernden Substanz (falls nötig und die Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet und/oder die Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet, markiert durch die optisch detektierbare Markierungssubstanz) und der Substanzen, anders als die zu messende Substanz (zum Beispiel die freie Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet, oder die freie markierte Substanz, um die zu messende Substanz zu binden), werden gemäß dem Separationsverfahren der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, getrennt. The substance to be measured or the complex of the substance to be measured and the substance which the separation improved (necessary marked substituted by the substance which binds to the substance to be measured, and / or the substance which binds to the MES send substance obtained by the optically detectable label) by a reaction of the substance to be measured and the separation improving substance (if necessary, and the substance binding to the substance to be measured and / or marks the substance binding to the substance to be measured, by the optically detectable label) and the substances other than the substance to be measured (for example, the free substance binding to the substance to be measured, or the free labeled substance to bind the substance to be measured), according to the separation method of the present invention, as described above separately. Als nächstes wird die getrennte zu messende Substanz oder der getrennte Komplex optisch auf Basis von Eigenschaften der zu messenden Substanz oder der Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet (oder die Markierungssubstanz, welche an die Substanz, welche an die zu messende Substanz in dem Komplex bindet) in dem zu messenden Komplex in Anwesenheit oder Abwesenheit der zu messenden Substanz in der Probe detektiert. Next, the separate substance to be measured or the separated complex optical (based on characteristics of the substance to be measured or the substance binding to the substance to be measured or the marking substance to the substance binding to the substance to be measured in the complex binds) in the complex to be measured in the presence or absence of the substance to be measured in the sample detected.
  • Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur die Anwesenheit der zu messenden Substanz in der Probe detektiert werden, sondern auch die Menge der zu messenden Substanz in der Probe kann quantitativ gemessen werden. Further, according to the present invention, not only the presence of the substance to be measured in the sample can be detected, but also the amount of the substance to be measured in the sample can be quantitatively measured. Die quantitative Messung der zu messenden Substanz kann ähnlich dem Stand der Technik durchgeführt werden, wo der Komplex nicht gebildet werden wird, und im Fall, wo die Komplexsubstanz gebildet wird, kann das folgende Verfahren angewandt werden. The quantitative measurement of the substance to be measured can be carried out similarly to the prior art, where the complex will not be formed, and in the case where the complex substance is formed, the following method may be employed.
  • Nämlich werden die zu messende Substanz oder der Komplex der zu messenden Substanz und der die Trennung verbessernden Substanz (wenn nötig durch die Substanz, welche an die zu messen de Substanz bindet und/oder die Markierungssubstanz, welche an die zu messende Substanz bindet) und die Substanzen, anders als die zu messende Substanz [zB die freie Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet (oder die freie markierte Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet)] gemäß dem Separationsverfahren der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, getrennt. Namely, the substance to be measured or the complex of the substance to be measured and the separation improving substance (if necessary, by the substance which binds to measure the de substance and / or the labeling substance which binds to the substance to be measured) and the substances other than the substance to be measured [as the free substance binding to the substance to be measured (or the free labeled substance binding to the substance to be measured)] as described above, according to the separation method of the present invention, separately. Als nächstes wird die Menge der getrennten zu messenden Substanz oder der Substanz, welche an der zu messenden Substanz in dem Komplex bindet (oder die optisch detektierbare Markierungssubstanz, welche an die Substanz bindet, welche an die zu messende Substanz in dem Komplex bindet), oder die Menge der freien Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet (oder die optisch detektierbare Markierungssubstanz, welche an die freie markierte Substanz bindet, welche an die zu messende Substanz bindet) durch das optische Messverfahren gemäß dieser Eigenschaften erhalten und die Menge der zu messenden Substanz in der Probe kann auf der Basis der erhaltenen Menge erhalten werden. Next, the amount of the separated substance to be measured or the substance binding to the substance to be measured in the complex (or the optically detectable label, which binds to the substance binding to the substance to be measured in the complex), or the amount of the free substance binding to the substance to be measured (or the optically detectable label, which binds to the free labeled substance binding to the substance to be measured) by the optical measuring method according to obtain these properties and the quantity to be measured substance in the sample can be obtained on the basis of the obtained amount.
  • Bei dem oben beschriebenen Verfahren kann zum Beispiel die Menge an spezifischem Molekül in der Probe durch Verwendung einer Kalibrierungskurve berechnet werden, welche die Beziehung zwischen der Menge der zu messenden Substanz und der Menge der Substanz, welche an die zu messende Substanz in dem Komplex bindet (oder die markierte Substanz, welche an der zu messenden Substanz bindet) oder der Menge der freien Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet (oder die optisch detektierbare Markierungssubstanz in der markierten Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet), erhalten durch das Durchführen der selben Messmethode, wie oben beschrieben, mit der Ausnahme der Verwendung einer Probe, dessen Konzentration der zu messenden Substanz bekannt ist, zeigt, um die Menge der zu messenden Substanz in der Probe auf der Basis der erhaltenen Mengen der zu messenden Substanz, der Substanz, welche an die zu messende Substanz bindet, oder der Markierungssubstanz zu erhalten. In the above described method, for example, the amount of specific molecule in the sample can be calculated by using a calibration curve (the relationship between the amount of the substance to be measured and the amount of the substance binding to the substance to be measured in the complex or the labeled substance binding to the substance to be measured), or the amount of the free substance binding to the substance to be measured (or the optically detectable labeling substance in the labeled substance binding to the substance to be measured) obtained by the performing the same measurement method as described above, with the exception of using a sample, the concentration of the substance to be measured is known, is to reduce the amount of the substance to be measured in the sample based on the obtained amounts of the substance to be measured, the to obtain substance which binds to the substance to be measured, or the labeling substance.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die zu messende Substanz (zu messende Moleküle) in dem Hohlraum der Elektrode oder in der nach oben oder nach unten gerichteten Richtung davon konzentriert werden. According to the present invention, the substance to be measured (molecules to be measured) can be concentrated in the cavity of the electrode or in the upward or downward direction thereof. Wenn das Anregungslicht auf die konzentrierten gemessenen Moleküle gestrahlt wird, wird der Background, welcher durch Reflektierung verursacht wird, selbst auf der Elektrode nicht detektiert, da die Elektrode unter den Molekülen nicht anwesend ist, im Vergleich zu dem Fall, bei dem eine konventionelle Elektrode verwendet wird, wie in If the excitation light is irradiated to the concentrated measured molecules, the background, which is caused by reflectance, even not detected on the electrode, because the electrode among the molecules is not present, compared to the case where a conventional electrode used , as in 12(A) 12 (A) gezeigt ist. is shown. Als ein Ergebnis wird das S/N-Verhältnis im Vergleich mit dem Stand der Technik verbessert und die Messsensivität wird verbessert. As a result, the S / N ratio is improved compared with the prior art and the Messsensivität is improved.
  • Wenn darüber hinaus die Elektrode der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann ein Fluoreszenzdetektor auf der gegenüberliegenden Seite vorgesehen sein, weil die Elektrode nicht unter der zu messenden Substanz vorhanden ist, wie in Moreover, when the electrode of the present invention is used, a fluorescent detector may be provided on the opposite side, because the electrode is not present under the substance to be measured, as shown in 12(B) 12 (B) gezeigt ist. is shown. Ferner wird das S/N-Verhältnis (Blendeneffekt, engl.: „slit effect") verbessert, wo sie auf der gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist, weil die Teile, anders als die Region, wo die zu messende Substanz konzentriert wird, mit der Elektrode bedeckt werden, wodurch in den genannten Teilen das Anregungslicht, welches von der oberen Fläche gestrahlt wird, die untere Fläche nicht erreicht, wodurch der Background reduziert werden kann. Further, the S / N ratio (aperture effect, engl .: "slit effect") is improved where it is provided on the opposite side because the parts other than the region where the substance to be measured is concentrated, with the electrode be covered thereby in the said parts, the excitation light which is radiated from the upper surface does not reach the lower surface, whereby the background can be reduced.
  • Da die Messung von der niedrigeren Oberfläche durchgeführt werden kann, wird ferner, gemäß der vorliegenden Erfindung, das Absorptionsvermögen der zu messenden Substanz gemessen, was vor dem unmöglich gewesen ist, um eine qualitative (Detektion) und quantitative Messung der zu messenden Substanzen zu ermöglichen. Since the measurement can be carried out from the lower surface, is further measured in accordance with the present invention, the absorbance of the substance to be measured, which has been impossible before to allow for a qualitative (detection) and quantitative measurement of substances to be measured.
  • In diesem Fall wird das S/N-Verhältnis weiter verbessert (Blendeneffekt), weil die anderen Teile als die Region, wo die zu messenden Substanzen konzentriert werden, mit der Elektrode bedeckt werden, wodurch in den genannten Teilen das Licht nicht durch die Elektrode von der oberen Oberfläche zu der niedrigeren Oberfläche dringt und daher kann der Background weiter reduziert werden. In this case, the S / N ratio is further improved (diaphragm effect), because the parts other than the region where the substances to be measured are concentrated, are covered with the electrode, whereby, in the said parts, the light not through the electrode from the upper surface to the lower surface penetrates and therefore, the background can be further reduced.
  • 14 14 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche ein Beispiel zeigt, in welchem eine Elektrode shows an embodiment of the present invention, showing an example in which an electrode 3 3 in einer längsgerichtet beabstandeten Relation durch ein konvexes Glied in a longitudinally spaced relation by a convex member 2 2 (eine Abstützsäule) auf einem Substrat (ein Glassubstrat) (A support column) on a substrate (a glass substrate) 1 1 gestützt wird. is supported.
  • Ein „Platz niedrigeren Levels als das Elektrodenlevel" (eine Kommunikationsrille) A "lower level place than electrode level" (a communication groove) 4 4 , welcher im Querschnitt halbkreisförmig ist, wird zwischen den Elektroden Which in cross section is semicircular, is formed between the electrodes 3 3 , . 3 3 gebildet, wie in formed as shown in 14(B) 14 (B) gezeigt ist, und Kommunikationsrillen is shown, and communication grooves 4 4 , . 4 4 , jeweils aneinander angrenzend, stehen in Verbindung zueinander an Teilen, anders als das konvexe Glied , In each case adjacent to one another, are connected to each other at portions other than the convex member 2 2 , wie in , as in 14(A) 14 (A) gezeigt ist. is shown. Alternativ wird jedoch die Elektrode Alternatively, however, the electrode 3 3 durch eine Wand (ein konvexes Glied) by a wall (a convex member) 2' 2 ' gestützt und Rillen Having regard and grooves 4 4 , . 4 4 , welche einander benachbart angeordnet sind, werden durch die Wand Which are arranged adjacent to each other are represented by the wall 2' 2 ' isoliert, um nicht miteinander zu kommunizieren, wie in isolated in order not to communicate with each other, as in 15(B) 15 (B) gezeigt ist. is shown.
  • In den Ausführungsformen, welche in den In the embodiments disclosed in the 14 14 und and 15 15 gezeigt sind, sind andere Abschnitte als die konvexen Glieder are shown, are portions other than the convex members 2 2 und and 2' 2 ' auf „dem Platz niedrigeren Levels als das Elektroden to "lower the pitch level as the electrode 3 3 -Level" ( -Level "( 4 4 und and 4' 4 ' ) gebildet. ) educated.
  • Jedoch kann ein konkaver Abschnitt (Loch) einzeln oder zu mehreren in einer beabstandeten Relation in einem Teil zwischen den Elektroden However, a concave portion can (hole) individually or together in a spaced apart relation in a part between the electrodes 3 3 , . 3 3 vorgesehen sein; be provided; jedoch ist der ganze öder ein Großteil des Abschnittes zwischen oder unter den Elektroden in einem Platz niedrigeren Levels als das Elektrodenlevel ( However, the whole barren is a large part of the section between or among the electrodes in a lower level place than the electrode level ( 4 4 oder or 4' 4 ' ) gebildet, um die Sammelfähigkeit zu verbessern. ) Formed to enhance the collecting ability.
  • Wo der konkave Abschnitt (Loch) in einem Teil zwischen den Elektroden Where the concave portion (hole) in a portion between the electrodes 3 3 , . 3 3 gebildet ist, kann er vorzugsweise in einer minimalen Lücke is formed, it may preferably be in a minimum gap 5 5 zwischen den Elektroden gebildet werden. are formed between the electrodes. Da dieser Abschnitt hoch in der elektrischen Feldstärke ist, wird die Sammelfähigkeit weiter verbessert, wenn der konkave Abschnitt (Loch) in diesem Abschnitt gebildet wird. As this section is high in the electric field strength, the collecting ability is further improved when the concave portion (hole) is formed in this section. Wenn dieser jedoch in dem Loch gebildet wird, welches diesen Abschnitt enthält, kann die Sammelfähigkeit weiter verbessert werden, weil ein Abschnitt zum Fangen von Molekülen erhöht wird. If this is, however, formed in the hole containing this section, the collecting capability can be further improved, because a portion for trapping molecules is increased.
  • Die Breite der Rille The width of the groove 4 4 (dieselbe, wie die Distanz zwischen den Elektroden (The same as the distance between the electrodes 3 3 , . 3 3 in dem Fall, welcher in den in the case in which the 14 14 und and 15 15 gezeigt ist) wird vorteilhafterweise gemäß der Größe der Substanzen als getrennte Substanzen durch die Elektrophorese gewählt und wird absolut genannt, obgleich sie einen großen Effekt auf die elektrische Feldstärke gibt. shown) is advantageously in accordance with the size of the substances as separate substances selected by electrophoresis, and is absolutely known, although it is a large effect on the electric field strength. In der Substanz der Größe, welche in Mikrometern angegeben ist, ist die Breite vorzugsweise 1 mal bis 100 mal so groß wie der Durchmesser der Substanz, insbesondere 1 mal bis 10 mal. In substance, the size of which is specified in micrometers, the width is preferably 1 times to 100 times as large as the diameter of the substance, in particular 1 times to 10 times.
  • Ferner ist in einem Falle eines Biomoleküls, wie beispielsweise eines Proteins, eines Gens oder dergleichen, zum Beispiel ein Peptid, ein Protein oder dergleichen, die Breite normalerweise ein l nm bis 10 μm, vorzugsweise 1 nm bis 5 μm. Further, in a case of a biomolecule, such as the like of a protein, a gene or the like, for example, a peptide, a protein or the width normally a l nm to 10 microns, preferably 1 nm to 5 microns. Im Falle einer Nucleotidkette (Polynucleotid, Oligonucleotid) ist die Breite normalerweise 1 nm bis 100 μm, vorzugsweise 1 nm bis 50 μm. In case of a nucleotide chain (polynucleotide, oligonucleotide), the width is usually 1 nm to 100 microns, preferably from 1 nm to 50 microns.
  • Generell vergrößert sich ein Abschnitt zum Fangen eines Moleküls, wenn die Tiefe tiefer wird. Generally, a portion enlarged to capture a molecule when the depth is deeper. Ferner, insbesondere im Falle der Feldfluss-Fraktionierung, wird die Fließgeschwindigkeit an dem Rillenabschnitt unterdrückt, um die Sammelfähigkeit zu verbessern (Sammelrate). Further, particularly in the case of field-flow fractionation, the flow rate is suppressed at the groove portion in order to improve the collection capability (collection rate). Allerdings ist es manchmal schwierig, das gefangene Molekül von dem Rillenabschnitt zu entlassen oder wird überhaupt nicht entlassen, wenn die Rille zu tief ist, wo es nötig ist, um ein gefangenes Molekül auf der Elektrode durch die Dielektrophorese zu messen. However, it is sometimes difficult to discharge the trapped molecule of the groove portion or is not released if the groove is too deep, where it is necessary to measure a caged molecule on the electrode by dielectrophoresis. Dementsprechend ist die Tiefe der Rille vorzugsweise 1/1000 mal bis 10 mal die Breite der Rille, bevorzugter 1/1000 mal bis 1 mal. Accordingly, the depth of the groove preferably 1/1000 times to 10 times the width of the groove, more preferably 1/1000 times to 1 times.
  • Im Hinblick auf die Tiefe der Rille wird das konvexe Glied, welches die Elektrode hält, völlig weggegraben, wodurch die Elektrode With regard to the depth of the groove, the convex member which holds the electrode is completely dug away, whereby the electrode 3 3 abblättert, wenn isotropes Ätzen zur Bildung verwendet wird, wie in den peel off when isotropic etching is used to form, as in the 14 14 und and 15 15 gezeigt ist, wenn die Rille mehr als die Breite der Elektrode einnimmt. As shown, when the groove is in excess of the width of the electrode. Dementsprechend wird die Tiefe der Rille ½ oder weniger der maximalen Elektrodenbreite gewählt, wenn die Rille durch dieses Verfahren gebildet wird. Accordingly, the depth of the groove ½ or less of the maximum electrode width when the groove is formed by this method is selected.
  • Wo ein anisotropes Ätzen eines Silikonwafers zur Bildung verwendet wird, wie in Where anisotropic etching of a silicon wafer is used to form, as in 15(B) 15 (B) gezeigt ist, verläuft das Ätzen nur in eine Richtung der Tiefe bei einem Winkel von ca. 55°. As shown, the etching proceeds only in a direction of depth at an angle of approximately 55 °. Dementsprechend resultiert die maximale Distanz (die Distanz zwischen Elektroden ÷ 2) × 1,42 (tan 55°), wo das Ätzen durch dieses Verfahren durchgeführt wird. Accordingly, the maximum distance results (the distance between electrodes ÷ 2) × 1.42 (tan 55 °), where the etching is performed by this method.
  • Wie in As in 15(C) 15 (C) gezeigt ist, sind die Ätzprozesse im Wesentlichen vertikal, wo die Bildung durch RIE oder LIGA durchgeführt wird. is shown, the etching processes are substantially vertical, where the formation of by RIE or LIGA is performed. Dementsprechend ist die Tiefe der Rille in dem Bereich, wie er oben beschrieben ist, nämlich vorzugsweise 1/1000 mal bis 10 mal, bevorzugter 1/1000 Mal bis 1 Mal, wo das Ätzen durch diese Verfahren durchgeführt wird. Accordingly, the depth of the groove in the area as described above, namely preferably 1/1000 times to 10 times, more preferably 1/1000 times to 1 times, where the etching is performed by these methods.
  • Die Verteilung der Rille (= Breite der Elektrode selbst) wird nicht durch das separierte Objekt beeinflusst, falls diese limitierend auf die Trennung durch die positive Dielektrophores ist. The distribution of the groove (= width of the electrode itself) is not influenced by the separated object, if this is a limiting factor to the separation by the positive Dielektrophores. Es ist normalerweise von der Prozessgenauigkeit bei Feinprozesstechniken 1 nm bis 50 μm, bevorzugter 1 nm bis 10 μm. It is usually from the processing accuracy in fine processing techniques 1 nm to 50 microns, more preferably 1 nm to 10 microns.
  • Die Rille durch das isotrope Ätzen, gezeigt in The groove by the isotropic etching, as shown in 15(A) 15 (A) , wird gebildet durch Ätzen einer Glas-Basisplatte oder einer Plastikbasisplatte. Is formed by etching a glass base plate or a plastic base plate. Beim isotropen Ätzen werden verschiedene Formen gemäß dem Ausmaß des Ätzens gebildet, wie beispielsweise in dem Fall, wo die Elektrode During isotropic etching of different shapes according to the amount of the etching are formed, for example, in the case where the electrode 3 3 durch die Wand through the wall 2 2 auf der Basisplatte gestützt ist und die Rillen is supported on the base plate and the grooves 4 4 , . 4 4 , welche zueinander benachbart angeordnet sind, werden gebildet, um durch die Wand Which are arranged adjacent to each other, are formed to pass through the wall 2 2 isoliert zu sein, oder der Fall, wo die Elektrode to be isolated, or the case where the electrode 3 3 durch das konvexe Glied by the convex member 2 2 auf der Basisplatte gestützt wird und die Rillen (Kommunikationsrillen) is supported on the base plate and the groove (communication groove) 4 4 , . 4 4 , welche benachbart zueinander angeordnet sind, werden kommuniziert. Which are arranged adjacent to each other are communicated.
  • Die Rille durch das anisotrope Ätzen, welche in The groove by anisotropic etching, which in 15(B) 15 (B) gezeigt ist, wird durch Ätzen einer Silikonbasisplatte gebildet. is shown, is formed by etching a silicon base plate. In diesem Fall wird die Elektrode In this case, the electrode is 3 3 auf der Wand on the wall 2' 2 ' auf der Basisplatte gestützt und die Rillen Having regard to the base plate and the grooves 4 4 , . 4' 4 ' , welche benachbart zueinander angeordnet sind, werden durch die Wand Which are arranged adjacent to each other are represented by the wall 2' 2 ' isoliert. isolated.
  • Die Rille durch RIE, gezeigt in The groove by RIE, as shown in 15(C) 15 (C) , wird durch Ätzen einer Silikon- oder SiO 2 -Basisplatte gebildet und die Rille durch LIGA wird durch Ätzen einer Polymer-Keramik-Plastikbasisplatte etc. gebildet. , 2 -Basisplatte is formed by etching a silicon or SiO and the groove by LIGA is formed by etching of a polymer-ceramic-plastic base plate etc.. In diesen Fällen wird die Elektrode In these cases, the electrode is 3 3 auf der Wand on the wall 2'' 2 '' auf der Basisplatte gestützt und die Rillen Having regard to the base plate and the grooves 4'' 4 '' , . 4'' 4 '' , welche benachbart zueinander angeordnet sind, werden durch die Wand Which are arranged adjacent to each other are represented by the wall 2'' 2 '' isoliert. isolated.
  • Bei dem isotropen Ätzen, gezeigt in den In the isotropic etching shown in 14 14 und and 15(A) 15 (A) , wird generell die Rille oder die Kommunikationsrille Is generally the groove or the communication groove 4 4 gebildet, um eine Form aufzuweisen, dessen Querschnitt halbkreisförmig oder semioval ist. formed to have a shape whose cross section is semi-circular or semi-oval. Wenn eine Rille durch das anisotrope Ätzen gebildet wird, wie in If a groove is formed by the anisotropic etching, as shown in 15(B) 15 (B) gezeigt, wird die Rille shown, the groove is 4' 4 ' generell einem Ätzen in eine im Wesentlichen V-Form via einer im Ausschnitt im Wesentlichen trapezoiden Form unterworfen. via a generally subjected to etching in a substantially V-shape in section in the substantially trapezoidal shape. Wenn eine Rille durch RIE oder LIGA gebildet wird, gezeigt in When a groove by RIE or LIGA is formed, shown in 15(C) 15 (C) , wird das Ätzen im Allgemeinen zu einem im Wesentlichen viereckigen Querschnitt durchgeführt. , Etching is generally carried out at a substantially square cross-section. Dementsprechend werden verschiedene sektionale Formen gemäß der Art und Weise des Ätzens und der Art und Weise des Bildens eines „Ortes eines niedrigeren Levels als dem Elektrodelevel" gebildet, aber in der vorliegenden Erfindung ist die Form eines „Ortes niedrigeren Levels als dem Elektrodenlevel" (wie beispielsweise einer Kommunikationsrille, einer Rille, einem konkaven Teil, etc.) nicht besonders limitiert. Accordingly, various sectional shapes according to the manner of etching and the manner of forming a formed, "location of a lower level than the electrode level", but in the present invention, the shape of a is "location lower level than the electrode level" (as for example, a communication groove, a groove, a concave part, etc.) is not particularly limited. Eine Wand oder ein konvexes Glied A wall or a convex member 2 2 in in 15(A) 15 (A) wird in einer Form gebildet, in welcher ein zentraler Teil gebunden wird; is formed in a shape in which a central part is attached; eine Wand a wall 2' 2 ' in in 15 15 wird gebildet in eine trapezoidale Form; is formed in a trapezoidal shape; und ei ne Wand and ei ne wall 2'' 2 '' in in 15(C) 15 (C) wird gebildet in eine viereckige Form, aber die Wand, das konvexe Glied is formed in a quadrangular shape, but the wall, the convex member 2 2 , die Wand , the wall 2'' 2 '' und die Wand and the wall 2'' 2 '' können von jeglicher Form sein, solange sie die Elektrode can be any shape as long as they, the electrode 3 3 stützen können und sind nicht besonders limitiert. can support and are not particularly limited.
  • Die Elektrode the electrode 3 3 , welche in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird aus einem leitfähigen Material gebildet, zum Beispiel aus Aluminium, Gold oder dergleichen und die Konstruktion davon reicht aus, um eine zu sein, welche die dielektrophoretische Kraft produziert, das heißt ein ungleichförmiges elektrisches Feld in horizontaler und vertikaler Richtung, zum Beispiel eine interdigitale Form [J. Which is used in the present invention is formed of a conductive material, for example of aluminum, gold or the like and the construction thereof is sufficient to be one that produces the dielectrophoretic force, that is, a nonuniform electric field in the horizontal and vertical direction, for example, an interdigital shape [J. Phys. Phys. D: Appl. D: Appl. Phys. Phys. 258, 81-88, (1992), Biochim. 258, 81-88, (1992), Biochim. Biophys. Biophys. Acta. Acta. 964, 221-230, (1988), etc.]. 964, 221-230, (1988), etc.].
  • Genauer gesagt sind Formen bevorzugt, wie dies in More specifically forms are preferred, as in 16(A) 16 (A) dargestellt ist, in welchen viele dreieckig nach außen ragende Teile is shown, in which many triangular outwardly projecting parts 7a 7a in einer voneinander beabstandeten Relation gegenüber oberen und unteren Teilen eines linearen netzartigen Teils in a spaced apart relation with respect to upper and lower parts of a linear net-like component 6 6 gebildet sind; are formed; (B) eine Form, in welcher viele quadratisch nach außen ragende Teile (B) a form in which many square outwardly projecting parts 7b 7b in einer voneinander beabstandeten Relation gegenüber oberen und unteren Teilen eines linearen netzartigen Teils in a spaced apart relation with respect to upper and lower parts of a linear net-like component 6 6 gebildet sind; are formed; (C) eine Form, in welcher viele trapezförmig nach außen ragende Teile (C) a form in which many trapezoidal outwardly projecting parts 7c 7c in einer voneinander beabstandeten Relation zueinander gegenüber oberen und unteren Teilen eines lineraren netzartigen Teils in a spaced apart relation with respect to upper and lower parts of a line to one another rare net-like component 6 6 gebildet sind; are formed; (D) einer Sinuswellenform bei oberen und unteren Abschnitten, eine Form, bei welcher sinuswellenförmige konvexe Teile (D) a sine wave shape at upper and lower portions, a shape in which sine-wave-shaped convex portions 8 8th und konkave Teile and concave parts 9 9 (konkaver Teil (Concave part 9 9 und konvexer Teil and convex part 8 8th ) linear gegenüber oberen und unteren Abschnitten gebildet sind; ) Are formed linearly with respect to upper and lower portions; und (E) eine Sägezahnform bei oberen und unteren Abschnitten, eine Form, bei welcher viele konvexe Teile and (E) a sawtooth shape at upper and lower portions, a shape in which many convex portions 8' 8th' eines sägezahnförmigen und konkaven Teils a sawtooth-shaped and the concave part 9' 9 ' (konkaver Teil (Concave part 9' 9 ' und konvexer Teil and convex part 8' 8th' ) linear gegenüber oberen und unteren Abschnitten gebildet sind. ) Are formed linearly with respect to upper and lower portions. Jedoch kann jegliche Form verwendet werden, wenn die Elektrode zur Dielektrophorese verwendet werden kann und die Formen sind nicht speziell limitiert. However, any shape may be employed if the electrode can be used for dielectrophoresis and the forms are not particularly limited.
  • Solch eine Elektrode, wie sie beschrieben ist, wird normalerweise hergestellt durch Bereitstellen eines Paares oder mehrerer Elektroden mit Formen, wie sie oben beschrieben sind, in einer Art von Kammzähnen auf einer Basisplatte, welche aus einem nichtleitenden Material gebildet ist, zum Beispiel aus Glas, Plastik, Quarz, Silikon etc. unter Verwendung von bekannten Feinprozesstechniken [Bichim. Such an electrode, as described, is normally made by providing a pair or more electrodes with shapes, as described above, in a sort of comb teeth on a base plate which is formed of a non-conductive material, for example made of glass, plastic, quartz, silicon, etc. using known fine processing techniques [Bichim. Bioophys.Acta., 964, 221-230, etc.]. Bioophys.Acta., 964, 221-230, etc.]. Ferner ist der Abstand zwischen den Elektroden Further, the distance between the electrodes 3 3 , welche einander gegenüber liegend (benachbart) angeordnet sind nicht speziell limitiert, solange ein ungleichförmiges elektrisches Wechselstromfeld mit einer starken elektrischen Feldstärke gebildet werden kann, und sollte in geeigneter Art und Weise gewählt werden, gemäß der Art der gewünschten Moleküle. Which are arranged opposite to each other (adjacent) is not particularly limited as long as a non-uniform alternating electric field having a strong electric field strength can be formed, and should be chosen in a suitable manner, according to the kind of the desired molecules.
  • Die Dicke der Elektrode The thickness of the electrode 3 3 kann ähnlich der Dicke von Elektroden aus dem Stand der Technik sein und genauer gesagt ist die Dicke normalerweise 0,5 nm oder mehr, vorzugsweise 0,5 nm bis 1000 nm, bevorzugter 1 nm bis 1000 nm. may be similar to the thickness of electrodes of the prior art, and the thickness is more specifically usually 0.5 nm or more, preferably 0.5 nm to 1000 nm, preferably 1 nm to 1000 nm.
  • Die Elektrode the electrode 3 3 kann ähnlich einer Elektrode aus dem Stand der Technik sein, abgesehen von der Dicke, und eine organische Schicht kann auf der Elektrode gebildet werden, um eine Absorption von verschiedenen Materialien auf der Elektrode zu verhindern. may be similar to an electrode of the prior art, apart from the thickness, and an organic layer may be formed on the electrode in order to prevent absorption of various materials on the electrode.
  • Die dielektrophoretische Vorrichtung kann auf eine ähnliche Weise, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, hergestellt werden, abgesehen von „einem Ort niedrigeren Levels als dem Elektrodenlevel" (wie beispielsweise eine Kommunikationsrille The dielectrophoretic apparatus can be, prepared in a similar manner as is known from the prior art, apart from "a location lower level than the electrode level" (such as a communication groove 4 4 , eine Rille A groove 4' 4 ' , ein konkaver Abschnitt etc.), wie beispielsweise ein Fließpfad und eine dielektrophoretische Elektrode. , A concave portion, etc.), such as a flow path and a dielectrophoretic electrode.
  • Der „Platz niedrigeren Levels als dem Elektrodenlevel" kann beispielsweise gebildet werden durch Freilegen einer Basisplatte zwischen Elektroden mittels physikalischer Mittel, wie beispielsweise einem Freilegungsverfahren unter Verwendung eines geeigneten Messers oder dergleichen, eines LIGA (litographile Galvanoformung Abformung)-Verfahrens unter Verwendung eines synchrotronen strahlenförmigen Lichtes und eines Prägeverfahrens unter Verwendung eines geeigneten Prägestempels mittels physikalischer Mittel zum Freilegen einer Basisplatte, zum Beispiel unter Verwendung einer Ätzflüssigkeit für eine Basisplatte oder mittels physikalischer und chemischer Mittel, wie beispielsweise einem Ätzen unter Verwendung eines reaktiven Gases, gebildet in Plasma durch einen Hochfrequenzpowersupply [reaktives Ionenätzen (RIE)]. The "lower level place than the electrode level" may for example be formed by exposing a base plate between electrodes by physical means, such as an exposure process using a suitable knife or the like, a LIGA (litographile electroforming molding) process using a synchrotron beam-shaped light and an embossing process using a suitable stamping die by means of physical means for exposing a base plate, for example using an etching liquid for a base plate or by means of physical and chemical means, such as an etching using a reactive gas formed into plasma by a high frequency power supply [reactive ion etching (RIE)].
  • Es wird betont, dass die oben beschriebenen Mittel in geeigneter Weise kombiniert werden können, um eine Freilegung des Substrats durchzuführen. It is emphasized that the above-described means may be combined in a suitable manner to perform exposure of the substrate.
  • Als Ätzflüssigkeit kann eine bekannte Ätzflüssigkeit ausgewählt werden, gemäß dem Material eines Substrats. As an etching liquid, a known etching liquid may be selected according to the material of a substrate. Wo ein Ort niedrigeren Levels als dem Elektrodenlevel in einem Teil eines Substrats gebildet wird, kann ein Ätzen mit einer Maske durch geführt werden, welche in geeigneter Weise auf einen Abschnitt aufgebracht wird, welcher nicht freigelegt werden soll. Where a place lower level is formed as the electrode level in a portion of a substrate, etching with a mask can be passed through, which is suitably applied to a portion which is not to be exposed.
  • Zur Durchführung des Separationsverfahrens der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer dielektrophoretischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Separationsverfahren das selbe wie eines aus dem Stand der Technik. To carry out the separation method of the present invention using a dielectrophoretic apparatus according to the present invention the separation method is the same as one of the prior art.
  • Das heißt, dass eine Flüssigkeit, welche eine zu trennende Substanz enthält, zum Beispiel eine Flüssigkeit in welcher mehrere als zwei Arten von Substanzen (Moleküle oder Partikel) gelöst oder suspendiert sind, in einem ungleichförmigen elektrischen Feld anwesend ist, welches unter Verwendung der Elektrode (Elektroden-Basisplatte), wie oben beschrieben ist, gebildet ist, wobei die Trennung durch einen Unterschied der dielektrophoretischen Kraft, welche auf die Substanzen wirkt, durchgeführt werden kann. That is, a liquid containing a substance to be separated, for example, a liquid in which are dissolved more than two kinds of substances (molecules or particles) or suspended, is present in a non-uniform electric field, which (using the electrode is electrode base plate), as described above, formed, the separation can be carried out by a difference of the dielectrophoretic force acting on the substances.
  • Im Allgemeinen wird ein ungleichförmiges elektrisches Feld horizontal und vertikal innerhalb eines Flusspfades auf dem Substrat gebildet, um zu bewirken, dass eine Flüssigkeit, enthaltend eine zu trennende Substanz, von einem Einlass fließt, und eine Trennung kann durchgeführt werden durch einen Unterschied der dielektrophoretischen Kraft, welche auf die Substanzen wirkt. In general, a non-uniform electric field is horizontally and vertically formed within a flow path on the substrate to cause a liquid containing a substance to be separated flows from an inlet, and a separation can be performed by a difference of the dielectrophoretic force, which acts on the substances. Jedoch kann die Substanz selbstverständlich in eine Komponente getrennt werden, welche in einem bestimmten Abschnitt der Elektrode gehalten wird, und in eine Komponente, welche nicht gehalten wird, zum Durchführen der Trennung ohne dem Generieren eines Flusses. However, the substance may of course be separated into a component which is held in a certain portion of the electrode, and a component which is not held, to perform the separation without generating a river.
  • Zum Trennen durch einen Unterschied der dielektrophoretischen Kraft, welche auf die Substanzen (Moleküle, Partikel) wirkt, kann die Substanz in ein Molekül etc. getrennt werden, welches an einem spezifischen Abschnitt einer Elektrode gehalten wird, und ein Molekül etc., welches nicht gehalten wird. For separating by a difference of the dielectrophoretic force, which acts on the substances (molecules, particles), the substance is a molecule can be isolated in a molecule, etc., which is maintained at a specific portion of an electrode, and etc., which is not held becomes. Oder die Trennung kann durchgeführt werden unter Verwendung der Tatsache, dass ein Unterschied in der Bewegungsgeschwindigkeit hergestellt wird, weil die Moleküle, welche einer stärkeren dielektrophoretischen Kraft unterzogen werden, später wandern als Moleküle, welche einer schwachen dielektrophoretischen Kraft ausgesetzt sind. Or the separation can be carried out using the fact that a difference is made in the speed of movement, because the molecules that are subjected to stronger dielectrophoretic force, and later migrate as molecules, which are exposed to a weak dielectrophoretic force.
  • Die Fließgeschwindigkeit in einer Kommunikationspassage (Rille) The flow rate in a communication passage (groove) 4 4 wird geringer als die des Fließpfadabschnitts, so dass der Widerstand Fv der Flüssigkeit, aufgebracht auf die Moleküle, welche die Kommunikationsrille is less than the flow path portion so that the resistance Fv of the liquid applied to the molecules that the communication groove 4 4 erreicht haben, kann reduziert werden kann, wenn, wie durch einen Pfeil in have achieved may be reduced if, as indicated by an arrow in 17 17 gezeigt, eine Flüssigkeit, enthaltend eine zu trennende Substanz, in einer Richtung, welche eine Elektrode der Länge nach kreuzt, dazu gebracht wird, um in einen Fließpfad der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zu fließen. shown, is brought in a direction crossing an electrode lengthwise, to a liquid containing a substance to be separated, so as to flow in a flow path of the device according to the present invention. Ferner kann der Bereich, welcher durch das elektrische Feld beeinflusst wird, durch das Vorsehen der Kommunikationsrille Further, the area which is affected by the electric field, the provision of the communication groove 4 4 zwischen den Elektroden between electrodes 3 3 , . 3 3 , verbreitert werden und der Raum, wo die gefangenen Moleküle gesammelt werden, wird breiter, wodurch die Sammelrate (Fähigkeit) verbessert wird. Be widened and the space where the captured molecules are collected, becomes wider, whereby the collection rate (capability) is improved.
  • Das Messverfahren der vorliegenden Erfindung kann in Übereinstimmung mit den bekannten Verfahren, wie sie oben beschrieben sind, anders als unter Verwendung des Separationsverfahrens der vorliegenden Erfindung, durchgeführt werden, und die Reagentien, welche verwendet werden, können in geeigneter Art und Weise aus den bekannten Reagentien ausgewählt werden. The measuring method of the present invention may be, other than using the separation method of the present invention, carried out in accordance with the known methods, as described above, and the reagents which are used, in a suitable manner from the known reagents to be selected.
  • Während die vorliegende Erfindung im Folgenden konkret unter Bezugnahme auf die Beispiele und Referenzbeispiele beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. While the present invention will be described hereinafter concretely with reference to examples and reference examples, the present invention is not limited thereto.
  • [Beispiele] [Examples]
  • Beispiel 1: Herstellung einer Elektrode nach der vorliegenden Erfindung, hergestellt mit einem freien Raum durch Ätzen Example 1: Preparation of an electrode according to the present invention prepared with a blank by etching
  • Die Elektrode nach der vorliegenden Erfindung wurde hergestellt durch Aufbringen eines Fotolacks auf einer Glasbasisplatte, aufgebracht durch Aluminium-Dampfablagerung, anschließendes Belichten durch das Laminieren einer Fotomaske mit einem Muster aus einer Elektrode und einem freien Raum, durch eine Elektronenstrahlvorrichtung auf dem Fotolack und Entwickeln des Fotolacks, Lösen eines Fotolackfilms entsprechend dem freien Raum und den anderen Abschnitten außer der Elektrode, und danach Tauchen desselben in eine Ätzflüssigkeit, um ein Ätzen an der Aluminiumoberfläche auszuführen, und Entfernen des Fotolacks, welcher auf der Aluminiumoberfläche verblieben ist, um eine Elektrode mit einem freien Raum, wie in The electrode according to the present invention was prepared by coating a photoresist on a glass base plate, applied by aluminum vapor deposition, then exposing by laminating a photomask with a pattern of an electrode and a free space through an electron beam apparatus on the resist and developing the resist , dissolving a resist film corresponding to the free space and the portions other than the electrode, and then dipping it in an etching liquid to perform etching on the aluminum surface, and removing the photoresist, which is remained on the aluminum surface to form an electrode with a free space, as in 13 13 gezeigt, zu bilden. shown to be formed.
  • Das Muster des freien Raums wurde geändert, um die Elektroden 1 bis 4 herzustellen, welche unterschiedlich in der Länge (μm) von a) bis e) in The pattern of free space has been changed to produce the electrodes 1 to 4, which differ in the length (micron) of a) to e) in 13 13 sind. are.
  • Die Tabelle 1 zeigt die Länge in (μm) von a) bis e) der Elektroden 1 bis 4, welche hergestellt wurden. Table 1 shows the length in (microns) of a) to e) of the electrodes 1 to 4, which were prepared. Tabelle 1 Table 1
    Elektrode 1 electrode 1 Elektrode 2 electrode 2 Elektrode 3 electrode 3 Elektrode 4 electrode 4
    (μm) (Microns) (μm) (Microns) (μm) (Microns) (μm) (Microns)
    a a 14 14 8 8th 8 8th 8 8th
    b b 8 8th 2 2 2 2 2 2
    c c 5 5 5 5 10 10 15 15
    d d 2 2 2 2 2 2 2 2
    e e 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5
  • Beispiel 2: Dielektrophoretischer Test von Kügelchen an einer Hohlelektrode Example 2: Test of dielectrophoretic globules to a hollow electrode
  • Wo Kügelchen mit einem Durchmesser von 1 μm einer Dilektrophorese unter Verwendung einer konventionellen Elektrode unterzogen wurden, wurden die Kügelchen an einer Position auf der Elektrode konzentriert (gefangen), dessen Feldstärke schwach war. Where beads were subjected having a diameter of 1 .mu.m a Dilektrophorese using a conventional electrode, the beads were concentrated at one position on the electrode (caught), the field strength was weak. Im Design der Elektrode, welche in Beispiel 1 hergestellt wurde, ist der Aluminiumelektrodenabschnitt in einer Region, wo die Kügelchen gefangen sind, ausgeschlossen. In the design of the electrode, which was prepared in Example 1, the aluminum electrode portion in a region where the beads are trapped, is excluded.
  • Der dielektrophoretische Test wurde unter dem elektrischen Feld durchgeführt, dass die Kügelchen die negative Dielektrophorese auf der Elektrode (Elektrode 2 in Tabelle 1), hergestellt in Beispiel 1, unter Verwendung der Kügelchen mit einem Durchmesser von 1 μm mit der fuoreszenzmarkierten Oberfläche davon, zeigen. The dielectrophoretic test was performed under the electric field that the beads, the negative dielectrophoresis on the electrode (electrode 2 in Table 1) prepared in Example 1, using the beads with a diameter of 1 micron with the fuoreszenzmarkierten surface thereof show.
  • Eine Probenlösung mit den suspendierten Kügelchen wurde oberhalb des Elektrodensubstrats (Hohlraum) getropft und danach wurde ein Deckglas aufgelegt und die Beobachtung wurde durch ein optisches Mikroskop gemacht. A sample solution with the suspended beads was above the electrode substrate (cavity) dropwise and then a cover glass was placed and the observation was taken by an optical microscope.
  • Als ein Ergebnis der Beobachtung des dielektrophoretischen Tests wurde bestätigt, dass die Kügelchen in dem Hohlraum (freier Raum) der Elektrode durch die negative dielektrophoretische Kraft konzentriert wurden. As a result of observation of the dielectrophoretic tests, it was confirmed that the beads of the electrode were concentrated by the negative dielectrophoretic force in the cavity (Blank). Die Kügelchen wurden während des Fließens in der Lösung oberhalb des Hohlraums (in der Nähe des Deckglases) konzentriert. The beads were concentrated during the flow in the solution above the cavity (in the vicinity of the cover glass).
  • Referenzbeispiel 1: Reference Example 1:
  • Herstellung eines dielektrophoretischen Elektrodensubstrats Producing a dielectrophoretic electrode substrate
  • Eine Multielektrodenanordnung mit einem minimalen Abstand von 7 μm, einer Elektrodenhöhe von 20 μm und einer Anzahl von Elektroden von 2016 (1008 Paare) wurde hergestellt und eine Fotomaske gemäß dieses Designs wurde hergestellt zum Herstellen der Elektrode, wie folgt hergestellt. A multi-electrode array having a minimum distance of 7 microns, an electrode height of 20 microns and a number of electrodes of 2016 (1008 pairs) was prepared, and a photomask according to this design was made for manufacturing the electrode prepared as follows.
  • Auf einem Glassubstrat, auf welchem Aluminium abgelagert wurde, und auf welches ein Fotolack aufgebracht wurde, wurde ein Elektrodenmuster, wie es designed war, auf eine Elektrodenstrahl-Auftragungsmaschine aufgetragen und anschließend wurde der Fotolack entwickelt und das Aluminium wurde geätzt, um die Fotomaske herzustellen. On a glass substrate, deposited onto which aluminum and to which a photoresist was applied, was an electrode pattern as it was designed, applied to an electron beam-application machine and then the photoresist was developed and the aluminum was etched to make the photomask.
  • Das Elektrodensubstrat wurde gemäß des Verfahrens, beschrieben in T. Hashimoto, „Illustrative Photofabrication", Sogo-denshi Publication (1985) wie folgt hergestellt. The electrode substrate was prepared as described according to the method described in T. Hashimoto, "Illustrative Photofabrication", Sogo Denshi Publication (1985) as follows.
  • Die Fotomaske, welche auf diese Art und Weise hergestellt wurde, wurde mit dem aluminiumbeaufschlagten Glassubstrat fest in Kontakt gebracht, auf welches ein Fotolack aufgebracht wurde, und dann dem Elektrodenmuster mit einer Quecksilberlampe ausgesetzt. The photomask which has been prepared in this manner has been associated with the aluminiumbeaufschlagten glass substrate firmly in contact to which a photoresist was applied, and then exposed to the electrode pattern with a mercury lamp. Das Elektrodesubstrat wurde hergestellt durch Entwickeln des belichteten Glassubstrats für die Elektrode und Ätzen der Aluminiumoberfläche, gefolgt von einem Entfernen des Fotolacks, welcher auf der Aluminiumoberfläche verblieben ist. The electrode substrate was manufactured by developing the exposed glass substrate for the electrode and etching the aluminum surface, followed by removal of the photoresist which is left on the aluminum surface.
  • Beispiel 3: Example 3:
  • Bildung eines „Ortes niedrigeren Levels als dem Elektrodenlevel" auf einem Substrat durch Ätzen. Formation of a "map lower level than the electrode level" on a substrate by etching.
  • Wie in As in 18 18 gezeigt ist, wurde ein Ätzen auf dem Glassubstrat is shown, has an etching on the glass substrate 1 1 der dielektrophoretischen Elektrode, hergestellt auf eine solche Art und Weise wie in Referenzbeispiel the dielectrophoretic electrode, prepared in such a manner as in Reference Example 1 1 beschrieben ist, durchgeführt, um eine Kommunikationsrille is described, carried out to a communication groove 4 4 in einem Abschnitt zwischen den Elektroden in a section between the electrodes 3 3 auf dem Glassubstrat on the glass substrate 1 1 zu bilden. to build.
  • Als Ätzflüssigkeit wurde Natriumfluoridschwefelsäure (NH 4 F 3%, H 2 SO 4 , H 2 O) verwendet. As etching liquid sodium fluoride, sulfuric acid (NH 4 F 3%, H 2 SO 4, H 2 O) was used. Natriumfluoridschwefelsäure hat die Eigenschaften, sowohl Glas als auch Aluminium zu lösen; Sodium fluoride Sulfuric acid has to solve the properties, both glass and aluminum; da aber die Geschwindigkeit des Ätzens von Glas sehr hoch ist im Vergleich mit der des Ätzens von Aluminium kann ein anderer Glasabschnitt als die Aluminiumelektrode einem Ätzen mit einer Aluminiumelektrode als Maske unterzogen werden. but since the rate of etching of glass is very high in comparison with that of the etching of aluminum, another portion of glass can be subjected to the aluminum electrode as an etching with an aluminum electrode as a mask.
  • Es wurde beobachtet, dass in dem Fall, in welchem die Dicke des Aluminiums einer Elektrode 40 nm ist, eine Elektrode durch einen Wasserfluss gebogen wird, wenn die Ätzflüssigkeit mit reinem Wasser gewaschen wird, wenn ein Ätzen bis zu einer Tiefe von 3 μm oder mehr durchgeführt wird. It has been observed that in the case in which the thickness of the aluminum of an electrode 40 nm, an electrode is bent by a flow of water when the etching liquid is washed with pure water, when an etching to a depth of 3 microns or more is carried out. Jedoch wird das Phänomen, dass die Elektrode gebogen wird, in dem Falle einer Dicke von 250 nm nicht be-obachtet. However, the phenomenon is that the electrode is bent, not be-obachtet in the case of a thickness of 250 nm.
  • Eine Beziehung zwischen einer Ätzzeit (Sek.) und der Tiefe (μm) einer Kommunikationsrille, welche zwischen den Elektroden gebildet wurde, wurde nach dem Ätzen gemessen. A relationship between an etching time (sec.) And the depth (micrometers) of a communication groove that is formed between the electrodes was measured after etching. Das Ergebnis zeigte, dass die Ätzzeit und die Tiefe einer zu bildenden Rille in einer proportionalen Relation zueinander stehen, wie in The result showed that the etching time and the depth of a groove to be formed in a proportional relation to each other, as in 19 19 gezeigt ist. is shown. Die Tiefe einer Rille wurde durch Schneiden einer Elektrode mit einem Glasschneider und Beobachten des Schnittes mit einem Mikroskop gemessen. The depth of a groove was measured by cutting an electrode having a glass cutter and observing the section with a microscope.
  • Referenzbeispiel 2: Reference Example 2:
  • Herstellung eines Elektrodensubstrats mit einem Fließpfad Preparing an electrode substrate having a flow path
  • Um Moleküle durch die Bewegung der Moleküle unter einem ungleichförmigen elektrischen Feld zu trennen, wurde ein Fließpfad auf dem Elektrodensubstrat, hergestellt in Beispiel 3, unter Verwendung eines Silikongummis gebildet. In order to separate molecules by the movement of the molecules under a nonuniform electric field, a flow path on the electrode substrate prepared in Example 3, formed using a silicone rubber.
  • Der Silikongummi-Fließpfad zum Senden einer Lösung, enthaltend gelöste Moleküle auf der Elektrode, hatte eine Tiefe von 25 μm und eine Breite von 400 μm und wurde so designed, dass der Fließpfad durch eine Region verläuft, in welcher die Elektrode auf dem Elektrodensubstrat platziert war. The silicone rubber flow path for sending a solution containing dissolved molecules on the electrode had a depth of 25 microns and a width of 400 microns and was so designed that the flow path runs through a region in which the electrode was placed on the electrode substrate ,
  • Seine Herstellung wurde gemäß dem Verfahren, beschrieben in T. Hashimoto, „Illustrative Photofabrication", Sogo-denshi Publication (1985) durchgeführt. Zuerst wurde ein blattartiger negativer Fotolack mit einer Dicke von 25 μm auf das Glassub strat aufgebracht, durch eine Fotomaske, hergestellt zum Herstellen des Fließpfades, belichtet und der negative Fotolack wurde entwickelt. Ungehärteter Silikongummi wurde unter Verwendung des negativen Foto-Lack-Subtrats als ein Templat gegossen und wurde dann gehärtet, um eine Silikongummioberfläche mit der konkaven Oberfläche mit einer Höhe von 25 μm in dem Bereich, in welchem die Elektrode platziert war, herzustellen. Its manufacturing was carried out according to the method described in T. Hashimoto, "Illustrative Photofabrication", Sogo Denshi Publication (1985). First, a sheet-like negative photoresist having a thickness of 25 microns on the Glassub was strat applied manufactured through a photomask for making the flow path, exposed, and the negative photoresist was developed. Uncured silicone rubber was cast using the negative photo-resist-Subtrats as a template and was then cured to a silicone rubber surface having the concave surface with a height of 25 microns in the range in which the electrode was placed to prepare.
  • Das Elektrodensubstrat und der Silikongummi-Fließpfad wurden mit einem Zwei-Flüssigkeits-Härtungs-Silikongummi festgeklebt, so dass die konkave Oberfläche des Silikongummis an der Region, an der die Elektrode auf dem Elektrodesubstrat platziert war, befestigt wurde. The electrode substrate and the silicone rubber flow path were adhered with a two-liquid curing silicone rubber such that the concave surface of the silicone rubber in the region where the electrode was placed on the electrode substrate was attached. Eine Spritze zum Injizieren einer Lösung wurde stromaufwärts auf dem Fließpfad platziert und eine Vorrichtung, welche einer Lösung, in welcher die Moleküle gelöst waren, erlaubte, auf der Elektrode zu fließen, wurde zu dem Elektrodensubstrat gefügt. A syringe for injecting a solution was placed upstream in the flow path and a device which allow a solution in which the molecules were dissolved to flow on the electrode was added to the electrode substrate.
  • Beispiel 4: Example 4:
  • Messung der Sammelrate im Hinblick auf Rinderserumalbumin (BSA)-Protein Measurement of the accumulation rate in terms of bovine serum albumin (BSA) protein
  • Eine Elektrode, gebildet mit einer Kommunikationsrille mit einer Tiefe von 2 μm oder 4 μm, wurde hergestellt, wie in Beispiel 3 beschrieben, ein Fließpfad wurde hergestellt wie in Beispiel 2 beschrieben, eine dielektrophoretische Chromotografievorrichtung der vorliegenden Erfindung wurde hergestellt und die Sammelrate der Vorrichtung wurde auf folgende Art und Weise gemessen. An electrode formed with a communication groove having a depth of 2 microns or 4 micrometers was prepared as described in Example 3, a flow path as described in Example 2, a dielectrophoretic chromatography device of the present invention was produced and the collection rate of the device was measured in the following manner. Zum Zwecke des Vergleichs im Hinblick auf die dielektrophoretische Chromotografievorrichtung, welche ähnlich hergestellt wurde, außer dass eine Kommunikationsrille nicht gebildet war, wurde die Sammelrate auch gemessen. For purposes of comparison in terms of the dielectrophoretic chromatography device which was similar except that a communication groove was not formed, the collection rate was also measured.
  • (Probe) (Sample)
  • Als eine Probe wurde eine Lösung verwendet, welche FITCmarkiertes BSA enthielt (Molekulargewicht: annähernd 65 kD) (60 μg/ml). As a sample, a solution was used which FITCmarkiertes BSA (molecular weight: approximately 65 kD) (60 ug / ml).
  • (Vorgehensweise) (Method)
  • Zum Verhindern der Adsorption von Proteinmolekülen auf dem Elektrodensubstrat oder dem Fließpfad wurde ein Block A (hergestellt von Snow Brand Milk Products CO., Ltd.) verwendet, um die Oberfläche des Fließpfades zu blockieren, worauf FITCmarkiertes BSA auf die dielektrophoretische Chromotografievorrichtung aufgebracht wurde. For preventing the adsorption of protein molecules onto the electrode substrate or the flow path a block A (manufactured by Snow Brand Milk Products CO., Ltd.) was used to block the surface of the flow path, followed FITCmarkiertes BSA was applied to the dielectrophoretic chromatography device.
  • Die Durchschnittsgeschwindigkeit der verwendeten Probe betrug 556 μm/Sek. The average speed of the sample used was 556 microns / sec. und das elektrische Feld wurde für 30 bis 120 Sekunden vom Start der Messung an angelegt. and the electric field was applied for 30 to 120 seconds from the start of measurement. Die Sammelrate wurde im Hinblick auf die elektrische Feldstärke gemessen, angelegt bei der Zeit von 2,14 Mv/m, 2,5 Mv/m und 2,86 Mv/m. The collection rate was measured with respect to the electric field intensity applied at the time of 2.14 Mv / m, 2.5 mV / m and 2.86 Mv / m.
  • Die Messung der Sammelrate wurde durch die folgende Gleichung erhalten. The measurement of the collection rate was obtained by the following equation. Sammelrate (%) = [(I o – I min ) × 100]/(I o – I back ) Collection rate (%) = [(I o - I min) x 100] / (I o - I back) wobei I o den fixen Wert der Fluoreszenzstärke vor dem Anlegen des elektrischen Feldes repräsentiert, I min den minimalen Wert der Fluoreszenzstärke während des Anlegens des elektrischen Feldes repräsentiert, und I back den Background repräsentiert. wherein I o represents the fixed value of the fluorescence intensity before the application of the electric field, I represents the minimum value min of the fluorescence intensity during the application of the electric field, and I represents the back background.
  • (Resultate) (Results)
  • 20 20 zeigt die Resultate. shows the results. In In 20 20 werden die Ergebnisse gezeigt, welche durch die Verwendung der dielektrophoretischen Chromotografievorrichtung von the results are shown which through the use of the dielectrophoretic chromatography device of
    -Δ- (Tiefe 4 μm), -☐- (Tiefe 2 μm) und -♢- (Tiefe 0 μm) erhalten wurden. -Δ- (depth 4 microns), -☐- (depth 2 micrometers), and - ♢ - (depth of 0 micron) were obtained.
  • Wie es aus den Ergebnissen, gezeigt in As seen from the results shown in 20 20 , offensichtlich ist, verbessert sich die Sammelrate (%) je tiefer die Tiefe der Rille ist. It is obvious, the collection rate (%) enhances the deeper the depth of the groove is. Bei 2,86 MV/m beträgt die Sammelrate der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung mit der Kommunikationsrille von 4 μm 40 % im Vergleich mit der Sammelrate von 28 % der konventionellen Vorrichtung ohne Kommunikationsrille und die Sammelrate wurde um ca. 43 % verbessert; 2.86 MV / m, the collection rate of the device of the present invention with the communication groove of 4 .mu.m 40% in comparison with the collection rate of 28% of the conventional apparatus without communication groove and the collection rate is improved by about 43%; in anderen Worten wird die Sammelfähigkeit der gewünschten Substanzen durch die Verwendung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung merklich verbessert. in other words, the collecting ability of the desired substances by the use of the device according to the present invention is remarkably improved.
  • Beispiel 5: Messung der Sammelrate bis 500 bpDNA Example 5: Measurement of the accumulation rate to 500 bpDNA
  • 500 bpDNA, markiert durch den Fluoreszenzfarbstoff YOYO-1 (Molecular Probe Ltdt.) wurde als eine Probe verwendet. 500 bpDNA labeled by the fluorescent dye YOYO-1 (Molecular Probe Ltdt.) Was used as a sample. Die Sammelrate (%) wurde durch die dielektrophoretische Chromotografievorrichtung mit einer Tiefe der Rille von 0 μm, 2 μm und 4 μm gemessen. The collection rate (%) was measured by dielectrophoretic chromatography device with a depth of the groove of 0 micron, 2 microns and 4 microns. 21 21 zeigt die Ergebnisse. shows the results.
  • In In 21 21 werden die Ergebnisse gezeigt, welche unter Verwendung der dielektrophoretischen Chromotografievorrichtung mit der Kommunikationsrille von -Δ- (Tiefe 4 μm), -☐- (Tiefe 2 μm) und -♢- (Tiefe 0 μm) erhalten wurden. the results are shown which using the dielectrophoretic chromatography device with the communication groove of -Δ- (depth 4 microns), -☐- (depth 2 micrometers), and - ♢ - (depth of 0 micron) were obtained.
  • Wie es aus den Ergebnissen, gezeigt in As seen from the results shown in 21 21 , offensichtlich ist, wurde die Sammelrate der Vorrichtung der vorliegen den Erfindung mit der Kommunikationsrille mit einer Tiefe von 4 μm auch in diesem Fall in der elektrischen Feldstärke von 1,5 Mv/m oder mehr um ca. 20 % im Vergleich mit der konventionellen Vorrichtung ohne Kommunikationsrille verbessert. Is apparent, the collection rate of the device was of the present the invention with the communication groove with a depth of 4 micrometers in this case in the electric field strength of 1.5 MV / m or more, by about 20% in comparison with the conventional apparatus improved without communication groove.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung Advantageous Effects of the Invention
  • Gemäß der Erfindung ist die Elektrode unter den zu messenden Substanzen nicht vorhanden, weil die zu messenden Substanzen in dem Hohlraum der Elektrode oder in der oberen oder unteren Richtung davon konzentriert werden können, und daher wird die Reflektion des Anregungslichtes durch die Elektrode unter dem gemessenen Substanzen vermieden, wo die Fluoreszenzstärke detektiert wird. According to the invention, the electrode is not present among the substances to be measured, because the substances to be measured can be concentrated in the cavity of the electrode or in the upper or lower direction thereof, and hence the reflection of the excitation light through the electrode to the measured substances avoided where the fluorescence intensity is detected. Als ein Resultat wird der Background reduziert, das S/N-Verhältnis wird verbessert und die Messsensitivität wird verbessert. As a result, the background is reduced, the S / N ratio is improved, and the measurement sensitivity is improved. Ferner kann die Messung von der niedrigeren Oberfläche der Elektrode gemacht werden. Further, the measurement from the lower surface of the electrode can be made. Ferner ist es möglich, gemäß der vorliegenden Erfindung die zu messenden Substanzen durch die Absorption zu messen, was im Stand der Technik unmöglich gewesen ist, weil die Messung von der niedrigeren Oberfläche gemacht werden kann. Further, it is possible to measure according to the present invention, the substances to be measured by the absorption, which has been impossible in the prior art, because the measurement of the lower surface can be made.
  • Wenn die Messung von der niedrigeren Oberfläche der Elektrode durchgeführt wird, wird der Background reduziert, das S/N-Verhältnis verbessert und die Messsensivität verbessert (Slit-Effekt), weil die anderen Abschnitte als die Region, wo die zu messenden Substanzen konzentiert werden, mit der Elektrode bedeckt werden, wobei in den genannten Abschnitten das Anregungslicht, abgestrahlt von der oberen Oberfläche, die niedrigere Oberfläche nicht erreicht. When the measurement is performed from the lower surface of the electrode, the background is reduced, the S / N ratio is improved and the Messsensivität improved (slit effect), because the portions other than the region where the substances to be measured are concentrated advantage, are covered with the electrode, does not reach the excitation light radiated from the upper surface, the lower surface in said sections.
  • Das ist ein extrem großer Vorteil. This is an extremely great advantage.
  • Das Vorsehen des Ortes niedrigeren Levels als dem Elektrodenlevel zwischen oder unter den Elektroden, welcher im Stand der Technik noch nicht vorgesehen war, führt zu einer bemerkenswerten Verbesserung der Sammelfähigkeit (Rate), was eine sehr wichtige Rolle beim Trennen der Substanzen durch die Dielektrophorese führt, was ein enormer Effekt ist. The provision of the place lower level than the electrode level between or among the electrodes, which was not provided in the prior art, leading to a remarkable improvement in the collecting ability (rate), resulting in a very important role in separating the substances by the dielectrophoresis, which is a tremendous effect. Dies ist daher eine extrem bahnbrechende Erfindung. This is therefore an extremely pioneering invention.

Claims (16)

  1. Elektrode für eine dielektrophoretische Vorrichtung, gekennzeichnet durch einen freien Hohlraum, welcher in der Elektrode ausgebildet ist und welcher einen Bereich schafft, in welchem die Dichte einer elektrischen Feldlinie niedrig ist, so dass Substanzen, welche durch eine negative dielektrophoretische Kraft beeinflusst werden, in dem freien Raum oder oberhalb oder unterhalb des freien Raums in einer vertikalen Richtung davon konzentriert werden. An electrode for a dielectrophoretic apparatus characterized by a vacant hollow space formed in the electrode and which provides a region in which the density of an electric flux line is low, so that substances which are affected by a negative dielectrophoretic force-free in the space are concentrated or above or below the free space in a vertical direction thereof.
  2. Elektrode nach Anspruch 1, wobei der gesamte Umfang des freien Raumes ( The electrode of claim 1, wherein the entire periphery of the free space ( 12 12 ) durch die Elektrode ( ) (By the electrode 11 11 ) umgeben ist. ) Is surrounded.
  3. Elektrode nach Anspruch 1, wobei ein Bereich, in welchem Substanzen konzentriert werden, welche durch eine negative dielektrophoretische Kraft beeinflusst werden, ein Bereich ist, in welchem die Dichte einer elektrischen Feldlinie niedrig ist. The electrode of claim 1, wherein an area to be concentrated in which substances subjected to influence by a negative dielectrophoretic force is a region in which the density of an electric flux line is low.
  4. Elektrode nach Anspruch 1, wobei die Elektrode ( The electrode of claim 1, wherein the electrode ( 11 11 ) eine kreisförmige, ovale oder mehreckige Form aufweist, und ein kreisförmiger, ovaler oder mehreckiger freier Raum ( ) Has a circular, oval or polygonal shape, and a circular, oval or polygonal free space ( 12 12 ) im zentralen Teil davon ausgebildet ist. ) Is formed in the central part thereof.
  5. Elektrode nach Anspruch 1, wobei die Elektrode ( The electrode of claim 1, wherein the electrode ( 11 11 ) an einem Substrat vorgesehen ist. ) Is provided on a substrate.
  6. Elektrode nach Anspruch 5, wobei das Substrat, welches mit der Elektrode ausgestattet ist, aus einem Material hergestellt ist, welches Anregungslicht im Wesentlichen nicht reflektiert oder Licht in einem solchen Ausmaß durchdringt, um geeignet zu sein, das Absorbtionsvermögen zu messen. The electrode of claim 5 wherein the substrate which is equipped with the electrode is made of a material that excitation light is substantially not reflected or permeates light to such an extent as to be capable of measuring the absorbance.
  7. Elektrode nach Anspruch 6, wobei das Substrat, welches mit der Elektrode ausgestattet ist, aus einem transparenten Material hergestellt ist. The electrode of claim 6, wherein the substrate which is equipped with the electrode is made of a transparent material.
  8. Verwendung der Elektrode nach Anspruch 1, wobei die Substanzen, welche durch die negative dielektrophoretische Kraft beeinflusst werden, granulare Substanzen sind. Use of the electrode according to claim 1, wherein the substances which are influenced by the negative dielectrophoretic force are granular substances.
  9. Elektrodenkonstruktion für eine dielektrophoretische Vorrichtung, umfassend eine Elektrode ( Electrode construction for an dielectrophoretic apparatus comprising an electrode ( 11 11 ) nach Anspruch 1 und einen Deckel, welcher oberhalb davon vorgesehen ist, um eine Lücke zwischen dem Deckel und der Elektrodenoberfläche zu bilden, wobei der freie Hohlraum ( ) According to claim 1 and a lid which is provided above it to form a gap between the lid and the electrode surface, wherein the free cavity ( 12 12 ) in der Elektrode ( ) (In the electrode 11 11 ) oberhalb oder unterhalb eines Abschnittes ausgebildet ist, in welchem Mess-Zielsubstanzen durch eine negative dielektrophoretische Kraft, generiert durch das Anlegen einer Spannung an die Elektrode, konzentriert werden. ) Is formed above or below a portion in which the measurement target substances, concentrated by a negative dielectrophoretic force generated by application of a voltage to the electrode.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Raum durch physikalische oder chemische Mittel ausgebildet wird. A method for producing an electrode according to claim 1, characterized in that the free space is formed by physical or chemical means.
  11. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode nach Anspruch 1, wobei die Elektrode und der freie Raum durch die Feinverarbeitungstechnik hergestellt werden, umfassend mindestens folgende Schritte: (A) Auftragen eines Fotolacks auf eine Basisplatte; A method for producing an electrode according to claim 1, wherein the electrode and the free space are prepared by the fine processing technique, comprising at least the steps of: (A) applying a photoresist on a base plate; Laminieren einer Elektroden-Fotomaske auf den Fotolack; Laminating an electrode photomask on the resist; Strahlen von Licht, um zu belichten und den Fotolack zu entwickeln, um einen Fotolack, entsprechend einem freien Raum, aufzulösen; Irradiating light to expose and develop the photoresist, in order, in accordance with a free space to resolve a photoresist; oder (B) Auftragen eines Fotolacks auf eine Basisplatte; or (B) applying a photoresist on a base plate; Laminieren einer Elektroden-Fotomaske auf den Fotolack, welcher Belichtung ausgesetzt wird; Laminating an electrode photomask on the resist, which is exposed to exposure; Entwickeln, um einen Fotolack, entsprechend einem Elektrodenabschnitt, zu entfernen; Develop, in order to remove a photoresist according to an electrode portion; Laminieren eines Elektrodenmaterials auf die gesamte obere Oberfläche; Laminating an electrode material on the entire top surface; und Entfernen eines Fotolacks, entsprechend einem anderen Abschnitt als der Elektrode und einem freien Raum. and removing a resist corresponding to a portion other than the electrode and a vacant space.
  12. Separationsverfahren von Substanzen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeit, welche Substanzen enthält, welche dem Einfluß einer negativen dielektrophoretischen Kraft, generiert durch das Anlegen einer Spannung an einer Elektrode gemäß Anspruch 1, unterworfen sind, an der Elektrode, welche den freien Raum darin aufweist, oder oberhalb des freien Raums oder in der Nähe davon positioniert wird, oder dazu gebracht wird, um darüber oder darunter zu fließen, um die Substanzen, welche durch eine negative dielektrophoretische Kraft beeinflusst werden im genannten freien Raum oder oberhalb oder unterhalb des Raumes in einer vertikalen Richtung davon zu konzentrieren. Separation method of substances, characterized in that a liquid containing substances which the influence of a negative dielectrophoretic force generated by application of a voltage to an electrode according to claim 1, are subjected to the electrode having the free space therein, or is positioned above the free space or in the vicinity thereof, or is caused to flow above or below, the substances which are affected by a negative dielectrophoretic force in said vacant space or above or below the room in a vertical focus direction thereof.
  13. Separationsverfahren nach Anspruch 12, wobei die Elektrode eine Elektrodenkonstruktion mit einem Substrat, an welchem die Elektrode vorgesehen ist, und einem Deckel in einer solchen Weise bildet, um eine Lücke zwischen der Elektrode und dem Deckel zu schaffen, und eine Flüssigkeit, welche Substanzen enthält, welche dem Einfluß der negativen dielektrophoretischen Kraft unterliegen, wird durch die Lücke eingespeist, um den Substanzen zu ermöglichen, in Kontakt mit der Elektrode zu kommen oder zur Elektrode zu kommunizieren. Separation method according to claim 12, wherein the electrode is an electrode construction with a substrate on which the electrode is provided and a lid in such a manner is to create a gap between the electrode and the lid, and a liquid containing substances, are subject to the influence of the negative dielectrophoretic force, is fed through the gap to allow the substances to come into contact with the electrode or to communicate to the electrode.
  14. Separationsverfahren nach Anspruch 13, wobei die Substanzen, welche durch die negative dielektrophoretische Kraft beeinflusst werden, an eine Substanz gebunden werden, um in einer Probe durch Substanzen gemessen zu werden, welche an die Substanz, welche gemessen werden soll, binden, um einen Komplex zu bilden. Separation method according to claim 13, wherein the substances which are influenced by the negative dielectrophoretic force to be bound to a substance to be measured in a sample through substances which bind to the substance to be measured to form a complex to form.
  15. Detektionsverfahren von Substanzen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeit, welche die Substanzen enthält, welche durch eine negative dielektrophoretische Kraft, generiert durch ein Anlegen einer Spannung an eine Elektrode nach Anspruch 1, beeinflusst werden, an der Elektrode, welche einen freien Raum darin aufweist, oder oberhalb dem freien Raum oder in der Nähe davon positioniert wird, oder dazu gebracht wird, um oberhalb oder unterhalb davon zu fließen, um die Substanzen, welche durch eine negative dielektrophoretische Kraft beeinflusst werden, im freien Raum oder oberhalb oder unterhalb des Raumes in einer vertikalen Richtung davon zu konzentrieren, wobei die Substanz anschließend optisch detektiert wird. Detection method of substances, characterized in that a liquid containing the substances which by a negative dielectrophoretic force generated by applying a voltage to an electrode according to claim 1, being influenced, at the electrode, which has a free space therein, or is positioned above the vacant space or in the vicinity thereof, or is caused to flow above or below thereof to the substances which are affected by a negative dielectrophoretic force in the vacant space or above or below the chamber in a to focus the vertical direction thereof, wherein the substance is subsequently detected optically.
  16. Detektionsverfahren nach Anspruch 15, wobei die Substanzen, welche durch die negative dielektrophoretische Kraft beeinflusst werden, an eine zu messende Substanz in einer Probe durch Substanzen gebunden werden, welche an der zu messenden Substanz binden, um einen Komplex zu bilden. A detection method according to claim 15, wherein the substances which are influenced by the negative dielectrophoretic force to be bound to a substance to be measured in a sample through substances binding to the substance to be measured to form a complex.
DE2001630052 2000-04-13 2001-04-12 Electrode construction for dielectrophoretic arrangement and dielectrophoretic separation Active DE60130052T2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000112337A JP4587112B2 (en) 2000-04-13 2000-04-13 The method of separating dielectrophoresis apparatus and materials
JP2000112337 2000-04-13
JP2000374210A JP4671084B2 (en) 2000-12-08 2000-12-08 Dielectrophoresis device electrodes, separation and detection methods of a substance using the method and dielectrophoresis apparatus and the electrodes
JP2000374210 2000-12-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60130052D1 DE60130052D1 (en) 2007-10-04
DE60130052T2 true DE60130052T2 (en) 2008-05-15

Family

ID=26590060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2001630052 Active DE60130052T2 (en) 2000-04-13 2001-04-12 Electrode construction for dielectrophoretic arrangement and dielectrophoretic separation

Country Status (6)

Country Link
US (4) US6875329B2 (en)
EP (2) EP1716926A3 (en)
AT (1) AT370793T (en)
CA (1) CA2343873A1 (en)
DE (1) DE60130052T2 (en)
ES (1) ES2288154T3 (en)

Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6449024B1 (en) 1996-01-26 2002-09-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Inc. Liquid crystal electro-optical device utilizing a polymer with an anisotropic refractive index
GB9916850D0 (en) * 1999-07-20 1999-09-22 Univ Wales Bangor Dielectrophoretic apparatus & method
US7198702B1 (en) * 1999-09-30 2007-04-03 Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Method for separating substances using dielectrophoretic forces
US6537433B1 (en) * 2000-03-10 2003-03-25 Applera Corporation Methods and apparatus for the location and concentration of polar analytes using an alternating electric field
DE10116211A1 (en) * 2001-03-27 2002-10-10 Eppendorf Ag Chamber for treating cells contained in a suspension in the electrical field
AU2002251449B2 (en) * 2001-03-29 2008-01-31 Cellect Technologies Corp. Methods devices and systems for sorting and separating particles
ITTO20010411A1 (en) * 2001-05-02 2002-11-04 Silicon Biosystems S R L Method and device for the execution of tests and high-throughput assays' and high biological value on cells and / or compounds.
US7419574B2 (en) * 2001-06-20 2008-09-02 Cummings Eric B Dielectrophoresis device and method having non-uniform arrays for manipulating particles
EP1413346A4 (en) * 2001-08-03 2005-05-25 Nec Corp Separation apparatus and process for fabricating the separation apparatus
US7252749B2 (en) * 2001-11-30 2007-08-07 The University Of North Carolina At Chapel Hill Deposition method for nanostructure materials
US20070014148A1 (en) * 2004-05-10 2007-01-18 The University Of North Carolina At Chapel Hill Methods and systems for attaching a magnetic nanowire to an object and apparatuses formed therefrom
US7455757B2 (en) * 2001-11-30 2008-11-25 The University Of North Carolina At Chapel Hill Deposition method for nanostructure materials
US9262777B2 (en) 2002-02-05 2016-02-16 Square, Inc. Card reader with power efficient architecture that includes a wake-up circuit
US9305314B2 (en) 2002-02-05 2016-04-05 Square, Inc. Methods of transmitting information to mobile devices using cost effective card readers
US9224142B2 (en) 2002-02-05 2015-12-29 Square, Inc. Card reader with power efficient architecture that includes a power supply and a wake up circuit
US9262757B2 (en) 2002-02-05 2016-02-16 Square, Inc. Method of transmitting information from a card reader with a power supply and wake-up circuit to a mobile device
US9495676B2 (en) 2002-02-05 2016-11-15 Square, Inc. Method of transmitting information from a power efficient card to a mobile device
US9286635B2 (en) 2002-02-05 2016-03-15 Square, Inc. Method of transmitting information from efficient communication protocol card readers to mobile devices
JP2006513048A (en) * 2002-12-09 2006-04-20 ザ ユニバーシティ オブ ノース カロライナ アット チャペル ヒルThe University Of North Carolina At Chapel Hill Method of collecting and classifying materials comprising nanostructures and related articles
GB0303305D0 (en) * 2003-02-12 2003-03-19 Secr Defence Apparatus for collecting particles
GB2398751A (en) * 2003-02-28 2004-09-01 Univ Surrey A dielectrophoretic separation device
DE10311716A1 (en) * 2003-03-17 2004-10-14 Evotec Oai Ag Method and apparatus for separation of particles in a liquid flow
DE10315897B4 (en) * 2003-04-08 2005-03-10 Karlsruhe Forschzent The method and use of an apparatus for the separation of metallic and semiconducting carbon nanotubes
US20040227199A1 (en) * 2003-05-15 2004-11-18 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha Minute flow passage and micro-chemical chip including the same
US7347923B2 (en) * 2003-10-03 2008-03-25 Sandia Corporation Dielectrophoresis device and method having insulating ridges for manipulating particles
US20070240495A1 (en) * 2004-05-25 2007-10-18 Shuzo Hirahara Microfluidic Device and Analyzing/Sorting Apparatus Using The Same
ITBO20040420A1 (en) 2004-07-07 2004-10-07 Type S R L Machine for cutting and shaping of metal strips
ITBO20050481A1 (en) 2005-07-19 2007-01-20 Silicon Biosystems S R L Method and apparatus for the manipulation and / or detection of particles
GB0516783D0 (en) * 2005-08-16 2005-09-21 Univ Surrey Micro-electrode device for dielectrophoretic characterisation of particles
ITBO20050646A1 (en) 2005-10-26 2007-04-27 Silicon Biosystem S R L Method and apparatus for the characterization and particle counting
KR101157175B1 (en) * 2005-12-14 2012-07-03 삼성전자주식회사 Microfluidic device and method for concentration and lysis of cells or viruses
US8029657B1 (en) * 2006-03-14 2011-10-04 University Of Tennessee Research Foundation Parallel plate electrodes for particle concentration or removal
ITTO20060226A1 (en) 2006-03-27 2007-09-28 Silicon Biosystem S P A Method and apparatus for processing the analysis eo eo the selection of particles, in particular biological particles
US7713395B1 (en) * 2006-04-11 2010-05-11 Sandia Corporation Dielectrophoretic columnar focusing device
ITMI20061063A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-01 Mindseeds Lab S R L The method has apparatus pe RLA selection and editing of individual cells and their small aggregates
US8118987B2 (en) * 2007-08-29 2012-02-21 Corning Incorporated Two-dimensional control of electrochemical surface potentials
EP2042239A1 (en) * 2007-09-10 2009-04-01 Philips Electronics N.V. Dielectrophoretic device and method for cell membrane studies
TWI375023B (en) * 2007-10-05 2012-10-21 Univ Nat Taiwan A cellular microarray and its microfabrication method
ITTO20070771A1 (en) 2007-10-29 2009-04-30 Silicon Biosystems Spa Method and apparatus for the identification and manipulation of particles
IT1391619B1 (en) 2008-11-04 2012-01-11 Silicon Biosystems Spa Method for the identification, selection and analysis of tumor cells
EP2408562B1 (en) 2009-03-17 2018-03-07 Menarini Silicon Biosystems S.p.A. Microfluidic device for isolation of cells
WO2011149032A1 (en) * 2010-05-26 2011-12-01 東ソー株式会社 Biological-sample affixing device
US9576159B1 (en) 2011-01-24 2017-02-21 Square, Inc. Multiple payment card reader system
EP3035031A1 (en) 2010-12-03 2016-06-22 Cellply S.R.L. Microanalysis of cellular function
IT1403518B1 (en) 2010-12-22 2013-10-31 Silicon Biosystems Spa A microfluidic device for the manipulation of particles
US9120105B2 (en) 2011-10-31 2015-09-01 Monika Weber Electronic device for pathogen detection
US9511368B2 (en) * 2013-08-29 2016-12-06 The Industry & Academic Cooperation In Chungnam National University (Iac) Transporting, trapping and escaping manipulation device for magnetic bead biomaterial comprising micro-magnetophoretic circuit
US8910868B1 (en) 2013-11-27 2014-12-16 Square, Inc. Firmware management
US9633236B1 (en) 2013-12-11 2017-04-25 Square, Inc. Power harvesting in reader devices
US8931699B1 (en) 2013-12-11 2015-01-13 Square, Inc. Bidirectional audio communication in reader devices
US9256769B1 (en) 2014-02-25 2016-02-09 Square, Inc. Mobile reader device
US10304043B1 (en) 2014-05-21 2019-05-28 Square, Inc. Multi-peripheral host device
USD762651S1 (en) 2014-06-06 2016-08-02 Square, Inc. Mobile device case
US9760740B1 (en) 2014-06-23 2017-09-12 Square, Inc. Terminal case with integrated dual reader stack
US9256770B1 (en) 2014-07-02 2016-02-09 Square, Inc. Terminal case with integrated reader and shortened base
US9799025B2 (en) 2014-08-19 2017-10-24 Square, Inc. Energy harvesting bidirectional audio interface
US9355285B1 (en) 2015-02-12 2016-05-31 Square, Inc. Tone-based wake up circuit for card reader
US9962714B2 (en) 2015-07-12 2018-05-08 International Business Machines Corporation Microchannel, microfluidic chip and method for processing microparticles in a fluid flow
US10081015B2 (en) * 2015-07-12 2018-09-25 International Business Machines Corporation Trapping at least one microparticle
RU174320U1 (en) * 2017-01-09 2017-10-11 Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт метрологии" (ФГУП "СНИИМ") Measuring cell for dielectrophoretic research

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3930982A (en) * 1973-04-06 1976-01-06 The Carborundum Company Ferroelectric apparatus for dielectrophoresis particle extraction
JPH0257806B2 (en) * 1985-09-04 1990-12-06 Nippon Synthetic Chem Ind
GB8621600D0 (en) * 1986-09-08 1987-03-18 Gen Electric Co Plc Vacuum devices
US4904895A (en) * 1987-05-06 1990-02-27 Canon Kabushiki Kaisha Electron emission device
GB8817421D0 (en) * 1988-07-21 1988-08-24 Medisense Inc Bioelectrochemical electrodes
US6149789A (en) * 1990-10-31 2000-11-21 Fraunhofer Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Process for manipulating microscopic, dielectric particles and a device therefor
GB9208357D0 (en) * 1992-04-16 1992-06-03 British Tech Group Apparatus for separating a mixture
GB9301122D0 (en) * 1993-01-21 1993-03-10 Scient Generics Ltd Method of analysis/separation
GB9306729D0 (en) * 1993-03-31 1993-05-26 British Tech Group Improvements in separators
FR2710279B1 (en) * 1993-09-23 1995-11-24 Armand Ajdari Improvements to the processes and particle separation devices contained in a fluid.
AT171393T (en) * 1994-02-24 1998-10-15 Fraunhofer Ges Forschung Forms of microparticles in electrical feldkaefigen
DE19500683B4 (en) * 1994-12-10 2007-03-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Trapping of molecules and microparticles in field cages
US5626734A (en) * 1995-08-18 1997-05-06 University Technologies International, Inc. Filter for perfusion cultures of animal cells and the like
DE19653659C1 (en) * 1996-12-20 1998-05-20 Guenter Prof Dr Fuhr Electrode assembly for field cages

Also Published As

Publication number Publication date
EP1145766A2 (en) 2001-10-17
EP1145766B1 (en) 2007-08-22
US20010047941A1 (en) 2001-12-06
DE60130052D1 (en) 2007-10-04
US20110259746A1 (en) 2011-10-27
EP1716926A2 (en) 2006-11-02
US6875329B2 (en) 2005-04-05
CA2343873A1 (en) 2001-10-12
EP1716926A3 (en) 2007-08-29
EP1145766A3 (en) 2002-08-07
US20100126865A1 (en) 2010-05-27
ES2288154T3 (en) 2008-01-01
AT370793T (en) 2007-09-15
US20050139473A1 (en) 2005-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zeng et al. Self-assembled colloidal arrays as three-dimensional nanofluidic sieves for separation of biomolecules on microchips
Hisamoto et al. On-chip integration of neutral ionophore-based ion pair extraction reaction
US7641779B2 (en) Method and apparatus for programmable fluidic processing
US7704363B2 (en) Methods and apparatus for the location and concentration of polar analytes using an alternating electric field
DE60030882T2 (en) Devices and methods for high-throughput sample samples and analyzes
EP0876608B1 (en) Process and device for generating resonance phenomena in particle suspensions
Böhmer In situ observation of 2-dimensional clustering during electrophoretic deposition
Washizu et al. Molecular dielectrophoresis of biopolymers
DE60311968T2 (en) Band flow cytometry and cell sorting
US7211183B2 (en) Analysis and fractionation of particles near surfaces
Haab et al. Single-molecule detection of DNA separations in microfabricated capillary electrophoresis chips employing focused molecular streams
Ali et al. A pH-tunable nanofluidic diode with a broad range of rectifying properties
US9400259B2 (en) Method of making a microbead array with attached biomolecules
JP4630870B2 (en) Electronic control of fluid species
JP6190629B2 (en) Cells, vesicles, ex multidimensional system for separation and isolation of nanoparticles and biomarker
US7988840B2 (en) Method for continuous particle separation using obstacle arrays asymmetrically aligned to fields
DE60214851T2 (en) Microfluidic device and process for chemical try
EP0073513B2 (en) Method of carrying out an analytical determination, and suitable means therefor
US6261430B1 (en) Micro-electrophoresis chip for moving and separating nucleic acids and other charged molecules
KR100369497B1 (en) Apparatus and method for performing precise flow control for chemical analysis and synthesis
DE60216076T2 (en) sample preparation-assemblies hollow fiber membrane
US5858187A (en) Apparatus and method for performing electrodynamic focusing on a microchip
DE60018733T2 (en) Apparatus and method for sample analysis
US20120138469A1 (en) Microfluidic devices for transverse electrophoresis and isoelectric focusing
US20040026250A1 (en) Dielectrophoretic systems without embedded electrodes

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition